金融サービス業界にとって、サイバーセキュリティは顧客体験、リスク管理、そしてサプライチェーンのオーケストレーションを実現する上で重要な要素です。しかし、デジタルインフラのオープン化が進み、ビジネス変革が加速する中で、新たなセキュリティ脅威が出現し、安全対策の飛躍的な強化が求められています。
量子コンピューティングは、一部の暗号化の基礎となる難解な数学問題を迅速に解く画期的な能力を持つため、データ保護分野に新たな脆弱性をもたらす可能性があります。そのため、ショアのアルゴリズムなどの耐量子暗号技術に対して耐性のある新たな暗号化技術とアプローチの開発が求められています。
ポスト量子サイバーセキュリティへの投資は、重要な個人データをより強固に保護するための、価値ある長期戦略です。ポスト量子暗号の標準規格はまだ策定段階ですが、金融サービス業界をはじめとする企業のリーダーは、ポスト量子の能力を調査し、消費者情報を飛躍的に効率的に保護する方法を見極めることで、大きなメリットを得ることができます。
ウェルズ・ファーゴは、金融サービスにおける量子技術の能力と脅威を研究する初期段階の企業の一つであり、米国国立標準技術研究所（NIST）をはじめとする標準化団体と連携し、耐量子暗号（PQC）がサイバー空間をどのように保護できるかについての知見を深めています。量子技術の未来は10年以上先になるかもしれませんが、この先進的なアプローチは、量子技術を探求し、革新的な企業と連携することで、中核的な防御インフラを構築する方法を示しています。
量子優位性
将来の量子コンピュータの性能と耐量子暗号の必要性に対する懸念が高まっていますが、これは新しいことではありません。NISTは2016年に耐量子暗号アルゴリズムの提案要請を発行し、官民共同開発エコシステムの構築を目指した長年にわたる競争的開発プロセスを開始し、耐量子暗号への移行への道を切り開きました。
ウェルズ・ファーゴは2019年に量子コンピューティングの可能性に着目しました。当時、この金融サービス企業は、学術研究チームと共同で、AI開発における量子コンピューティングの潜在的な利点と、ポスト量子暗号への脅威を探求していました。現在、ウェルズ・ファーゴはIBM Quantum Networkのパートナーであり、IBMの量子技術を活用し、IBMの科学者やネットワークの他のメンバーと協力しながら、金融サービスへの実用的なアプリケーションの開発に取り組んでいます。
量子優位性は、2つの特定の現象に集約されます。どちらの現象も、量子コンピュータが今日の従来型マシンでは解決不可能な問題を解くことを可能にします。1つ目は重ね合わせです。これは、量子システムが より少ない古典ビットで複数の状態を 同時に表現できる能力です。これにより、量子コンピュータは指数関数的に大きな状態の集合を表現できるようになり、従来のコンピュータよりもはるかに大きな問題に対処できるようになります。
もう一つの重要な量子現象は量子もつれです。これは、一対の 量子ビットが因果関係のある動作をすることができる場合に発生します。つまり、一方の量子ビットへの操作が、もう一方の量子ビットの状態にも瞬時に反映されるということです。量子もつれの現象は、量子システム内で新たな通信パターンを可能にし、従来のデータ転送よりもはるかに高速です。些細なことのように思えるかもしれませんが、状態転送時間の大幅な短縮は、システム全体を飛躍的に高速化することができます。
その結果、量子コンピュータは、典型的な「what-if」シナリオのモデリング で見られるような複雑な最適化手順や非常に大規模な確率過程（つまり、ランダムな動作の度合いが高い過程）を伴う問題など、従来のコンピュータが解決できない問題に取り組むことができます。
「私たちは量子耐性暗号という観点から量子技術に着手し、その後すぐに、一部の量子技術が従来の環境でも非常に効果的であることを発見するようになりました」と、ウェルズ・ファーゴのデジタル技術・イノベーション担当CIO、チンタン・メータ氏は述べています。「誰もが量子技術をこの観点から考えるべきです。『どうすれば超強力な量子コンピュータを手に入れることができるか？』ではなく、『現在のコンピューティング技術とデータ技術を高速化できる量子技術はあるか？』です。」
様々な金融ユースケースにおいて、量子アプローチは大きな効率向上の可能性を秘めています。例えば、量子コンピュータはモンテカルロシミュレーションを実行し、株式の最適なポートフォリオを驚異的な時間で決定することができます。このシミュレーションは、投資の組み合わせにおけるリスクとリターンのトレードオフを分析し、顧客の目標とリスク許容度に基づいたポートフォリオを作成します。
量子サイバーセキュリティの力
量子コンピューティングの威力は、今日の暗号技術の多くに新たな課題をもたらしています。世界中のほとんどのプライベート通信や取引（HTTPS、デジタル署名、セキュリティ証明書の署名など）を保護する現在の暗号プロトコルは、非対称鍵構造（関連する鍵のペア、つまり公開鍵と秘密鍵）を用いてメッセージを暗号化・復号化し、不正アクセスや不正使用から保護しています。
最も広く使用されている非対称アルゴリズムは、大きな数の因数分解など、今日の最高性能のスーパーコンピュータでさえ解くのに数千年かかるような難しい数学的問題に基づいています。しかし、量子コンピュータではそうではありません。ショアのアルゴリズムを用いることで、素因数分解の速度を指数関数的に向上させ、暗号化に使用されている素因数を数時間、あるいは数分で「推測」することで鍵インフラを破ることができます。
ショアのアルゴリズムを実行できる量子コンピュータはまだ商用化されていないものの、耐量子サイバーセキュリティソリューションを導入することで、今から大きなメリットが得られます。耐量子暗号化は、最も強力な古典コンピュータや量子コンピュータによる侵入さえも防ぐのに十分な威力を発揮します。
「セキュリティの観点から、量子機能に関与しないことで、量子のスキルとリソースを持つ脅威アクターの攻撃にさらされる可能性があり、その結果、インフラストラクチャが侵害され、すぐにデータにアクセスできる可能性があります」とメータ氏は言います。
2022年7月、NISTは広範な評価とテストを経て、鍵確立用のCRYSTALS-Kyberやデジタル署名用のCRYSTALS-Dilithiumなど、量子技術のほとんどのユースケースで標準化の候補となるアルゴリズムをいくつか選定しました。これらのアルゴリズムは、IDベースの暗号化の基盤となることや、将来の量子コンピュータからの攻撃を防御する能力など、多くの利点を備えています。機能的な量子コンピューティング・エコシステムのコストと潜在的なセキュリティへの影響を考慮すると、完全に産業化された量子システムの最初の一式は、国家によって導入される可能性が高く、おそらく防御（おそらく攻撃）能力のために導入されるでしょう。
それ以外の分野では、機械学習やAIにおける数学的ステップを高速化する量子コンピューティングの潜在能力が、価値創造の中核となる可能性が高いでしょう。例えば、AIベースのソリューションへの依存度が高まる金融機関にとって、不正管理は根本的に重要なユースケースです。不正検知システムは、急速に進化する不正ベクトルに対して依然として高い確率性を有しています。ある推定によると、不正モデルは80%の誤検知率を示しており、不正を検出するには複数の手作業による追加チェックが必要になります。量子コンピュータのデータモデリング能力は、複雑なデータ構造を分析してパターンを発見し、分類を行い、不正ベクトルをより正確に検知する上で、優れた性能を発揮すると期待されています。
飛躍的な進歩
メータ氏は、量子コンピューティングの未来を既に検討している金融機関は、大きなメリットを享受できるだろうと予測しています。しかし、重要な第一歩は、誤解を解き、量子コンピューティングの真価と可能性をより深く理解することです。こうした洞察を得ることで、企業は潜在的なソリューションを視覚化するスキルを身につけることができます。企業はまず、以下の核心的な問いに答えることから始めることができます。
- 企業のどの部分がコンピューティング リソースによって制限されていますか?
- これらの制限を別の方法で解決すると、顧客にとって大きな価値があるでしょうか?
- 量子機能によって、企業と顧客の取引のどの領域が危険にさらされるでしょうか?
- 量子機能を導入すると、現在のテクノロジー スタックはどのように変化するのでしょうか?
- 既存のシステムとスタッフは量子システムとどのように連携するのでしょうか?
- 量子アルゴリズムを書くにはどのような新しいスキルが必要になりますか?
「量子の能力について基本的な理解を持つことは極めて重要です。少なくとも、それが量子の基本的な現実と誇大宣伝や仮説を区別することを可能にするからです」とメータ氏は言う。
企業が独自の量子コンピュータを所有する可能性は非常に低いでしょう。メータ氏は、この技術はクラウドベースで少数の大手企業に集中すると考えています。したがって、企業は量子コンピューティングのための独自のインフラを構築するのではなく、ビジネス上の課題に対する解決策を見つけることに注力すべきです。また、組織全体にわたる潜在的な脅威を評価することも重要です。例えば、ポスト量子サイバーセキュリティ手法や新たなセキュリティソリューションを最も効果的に導入できる分野を特定することが重要です。
IBM Quantum Networkのメンバーであるウェルズ・ファーゴは、量子コンピューティングの発展と実社会への応用を共同で探求するフォーチュン500企業、スタートアップ企業、学術機関、研究機関からなるコミュニティの一員です。従来のシステムよりも優れたアプリケーションを提供できる量子システムの導入によって定義される成功には何年もかかるものの、量子コンピューティングとAIにおけるブレークスルーの早期探求は、最終的に金融セクターを再構築し、銀行業務をより迅速、容易、かつ安全なものにするでしょう。
