暗号技術・PKI・認証基盤重要度:★★★出題: AM2・PM1

耐量子計算機暗号 (PQC: Post-Quantum Cryptography)

たいりょうしけいさんきあんごう / Post-Quantum Cryptography

将来の大規模量子コンピュータによる解読攻撃（ショアのアルゴリズム等）に対しても安全性を維持でき、既存のコンピュータ上で稼働する次世代公開鍵暗号。

3行速習ポイント

素因数分解（RSA）や離散対数問題（ECDSA/ECDH）は量子コンピュータのショア（Shor）のアルゴリズムで多項式時間で解読される
格子暗号（ML-KEM / CRYSTALS-Kyber、ML-DSA / CRYSTALS-Dilithium）等がNISTにより標準化（FIPS 203/204/205）
Harvest Now, Decrypt Later（今盗んで後で復号する）攻撃に備え、既存のECDHEとPQCを組み合わせたハイブリッド鍵交換の導入が進行

図解

図量子コンピュータの脅威と耐量子計算機暗号 (PQC) への移行戦略

暗号危殆化リスク

量子計算機による解読脅威 (Shor / Grover)

RSA・ECDSA/ECDHはショアのアルゴリズムで危殆化

素因数分解や離散対数問題に依拠する現行の公開鍵暗号は多項式時間で解読される（共通鍵AESは鍵長256bit化、SHAは384/512bit化で対応可能）

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次世代標準暗号

NIST標準化 PQC アルゴリズム（格子暗号等）

ML-KEM (旧Kyber) / ML-DSA (旧Dilithium)

量子計算機でも解読困難な多次元格子問題やハッシュベース問題に依拠し、既存のサーバ・ブラウザのソフトウェア更新で導入可能

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移行アーキテクチャ

ハイブリッド鍵交換＆クリプトアジリティ

HNDL（今盗んで後で復号）対策と暗号の俊敏な入替設計

既存のECDHEとPQC（ML-KEM）を組み合わせたハイブリッドTLS鍵交換を導入し、アルゴリズムを疎結合化して迅速に更新できる設計（クリプトアジリティ）を確立

💡 PQCは「量子コンピュータ上で動く暗号」ではなく、「量子コンピュータの解読攻撃に対しても既存のコンピュータ上で安全性を維持できる数学的暗号」

概要と本質

量子コンピュータが実用化されると現在の公開鍵暗号基盤は危殆化します（共通鍵暗号AESやSHA-256はグローバーのアルゴリズムの影響を受けるものの、鍵長を256ビット等に倍増すれば安全性維持が可能）。PQCは量子力学デバイスを必要とする量子暗号通信（QKD）とは異なり、ソフトウェア更新で既存インターネットに導入可能な数学的暗号アルゴリズムです。