完全準同型暗号技術の開発と応用

完全同型暗号化（FHE）は、暗号化されたデータを解読することなく計算を行うことを可能にする高度な暗号化技術です。この概念は1970年代に最初に提唱されましたが、2009年まで画期的な進展はありませんでした。クレイグ・ジェントリーは、暗号化されたデータ上で任意の計算を行う方法を示し、FHEの誕生を象徴しました。

FHEの核心特性には、同型性、ノイズ管理、無限操作が含まれます。同型性は、暗号文に対する操作が平文に対する操作と同等であることを意味し、加算と乗算が含まれます。ノイズ管理は、計算の正確性を確保するための重要な要素であり、各操作ごとにノイズが増加します。部分同型暗号化や特定の同型暗号化とは異なり、FHEは無限回の加算および乗算操作をサポートします。

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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潜在的な技術と見なされています。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態に変換し、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。いくつかのプロジェクトは、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、暗号化された支払い、ゲームなどのアプリケーションを可能にしながら、規制要件を満たすために取引図を保持することが期待されています。

FHEは、プライバシーメッセージ検索（OMR）を通じてウォレットの同期問題を解決するなど、プライバシープロジェクトの可用性を改善することもできます。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わけではなく、この課題に対処するためにはゼロ知識証明（ZKP）との組み合わせが必要になる可能性があります。

FHEとZKPは相補的な技術であり、それぞれに利点があります。ZKPは検証可能な計算とゼロ知識属性を提供し、一方FHEはデータを公開することなく計算を可能にします。両者を組み合わせると計算の複雑性が大幅に増加す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に対して約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、今年後半にはメインネットがローンチされる見込みです。FHEの計算コストは依然としてZKPよりも高いですが、その大規模な応用の可能性が明らかになりつつあります。

FHEが直面する主な課題には、計算効率と鍵管理が含まれます。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緩和されています。鍵管理の面では、一部のプロジェクトが閾値鍵管理ソリューションを探求していますが、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。

市場において、複数の企業がFHE関連の技術とアプリケーションの開発に積極的に取り組んでいます。これらの企業には、機密計算に特化したArcium、ZK計算をサービスとして提供するCysic、FHEソリューションを開発するZama、プライベートアプリケーションを構築するSunscreen、FHEブロックチェーンネットワークを立ち上げるOctra、FHEをサポートするEthereum Layer 2を開発するFhenix、FHE再担保層を構築するMind Network、モジュラー機密計算ソリューションを提供するInco Networkなどが含まれます。

! 完全準同型暗号化(FHE)の進歩と応用

規制環境において、FHEはデータプライバシーを強化しつつ社会的利益を維持する可能性があります。理論、ソフトウェア、ハードウェア、アルゴリズムの進歩に伴い、FHEは今後3〜5年で顕著な進展を遂げ、理論研究から実用化へと移行することが期待されています。

全体的に見て、FHEは革命的な技術として、暗号化の分野に変革をもたらしており、ブロックチェーンのスケーラビリティとプライバシー保護の重要な問題を解決することが期待されており、さまざまな革新的なアプリケーションの新たな可能性を切り開いています。