完全準同型暗号技術の開発と応用の展望

完全同型暗号化(FHE)は、解読せずに暗号化データに対して計算を行うことを許可する先進的な暗号化技術です。この概念は1970年代に遡ることができますが、2009年まで画期的な進展はありませんでした。FHEの核心的な特徴は同型性であり、暗号文に対して加算または乗算の操作を行うことは、プレーンテキストに対して同じ操作を行うことと等しいです。

部分的な同型暗号化(PHE)やある種の同型暗号化(SHE)とは異なり、FHEは無限回の加算と乗算操作をサポートし、暗号化されたデータ上で任意の計算を行うことができます。しかし、FHEはノイズ管理や計算効率などの課題にも直面しています。

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ブロックチェーン分野において、FHEはスケーラビリティとプライバシー保護の問題を解決するための重要な技術となることが期待されています。それは、透明なブロックチェーンを部分的に暗号化された形式に変換し、同時にスマートコントラクトの制御を維持することができます。一部のプロジェクトは、プログラマーがFHE原語を操作するスマートコントラクトコードを書くことを可能にするFHE仮想マシンを開発しています。このアプローチは、現在のブロックチェーン上のプライバシー問題を解決しつつ、取引グラフを保持し、規制に対して友好的な性質を向上させることができます。

FHEは、プライバシー関連プロジェクトの使いやすさを改善することもでき、例えば、プライバシーメッセージを通じて(OMR)のウォレットクライアントの同期問題を解決します。しかし、FHE自体はブロックチェーンのスケーラビリティの問題を直接解決することはできず、ゼロ知識証明(ZKP)技術と組み合わせて使用する必要があるかもしれません。

FHEとZKPは補完的な技術であり、それぞれ異なる目的にサービスを提供します。ZKPは検証可能な計算とゼロ知識属性を提供し、FHEは暗号化されたデータに対して計算を行うことを可能にし、データ自体を露出させません。両者を組み合わせることは計算の複雑性を著しく増加させる可能性があるため、具体的なユースケースに基づいてバランスを取る必要があります。

現在、FHEの発展はZKPに約3-4年遅れていますが、急速に追いついています。第一世代のFHEプロジェクトはテストを開始しており、今年の後半にはメインネットが発表される見込みです。FHEは依然としてZKPに比べて計算コストが高いですが、その大規模な応用の可能性はますます明らかになっています。

FHEの応用は、計算効率と鍵管理などのいくつかの課題に直面しています。ブートストラップ操作の計算集約性は、アルゴリズムの改善とエンジニアリングの最適化によって改善されています。鍵管理に関しては、一部のプロジェクトが閾値鍵管理方法を採用していますが、単一障害点の問題を克服するためにはさらなる発展が必要です。

市場の面では、多くの企業がFHEソリューションの開発に積極的です。ZamaはWeb3プロジェクト向けのFHEツールを提供しており、SunscreenはFHEコンパイラを開発し、FhenixはFHEをサポートするイーサリアムLayer 2ネットワークを構築中です。Mind Networkは「エンドツーエンド暗号化インターネット」の実現に取り組んでいます。これらのプロジェクトはすべてリスクキャピタルの支援を受けており、市場がFHE技術に対する信頼を示しています。

規制環境の面で、FHEはデータプライバシーを強化する潜力があり、ユーザーがデータの所有権を保持し、同時に社会的利益を維持しつつ、そこから利益を得ることができる可能性があります。理論、ソフトウェア、ハードウェア、アルゴリズムの継続的な改善に伴い、FHEは今後3〜5年の間に著しい進展を遂げ、理論研究から実際の応用へと徐々に移行すると予想されています。

! 完全準同型暗号化(FHE)の進歩と応用

総じて、完全同型暗号化技術は暗号分野の変革の重要な瞬間にあり、ブロックチェーンのスケーラビリティやプライバシー保護などの問題に革新的な解決策を提供することが期待されています。技術の成熟と応用の拡大に伴い、FHEは暗号エコシステムにおける様々なアプリケーションの革新的な発展を促進することが期待されています。