完全準同型暗号(FHE)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せずに計算を行うことを可能にする先進的な暗号化技術です。この概念は1970年代にさかのぼりますが、2009年にCraig Gentryの画期的な研究によって初めて実現可能になりました。

FHEの核心的な特性には、同型性(の暗号化データの加算と乗算操作が明文操作)と等しいこと、ノイズ管理、無限の操作能力が含まれます。一部同型暗号化(PHE)やある種の同型暗号化(SHE)と比較して、FHEは無限回の加算と乗算演算をサポートし、非常に強力ですが計算集約的な技術となっています。

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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重要な技術になると期待されています。これは、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、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。このアプローチは、暗号化された支払い、プライバシーゲームなどのアプリケーションを実現し、取引グラフを保持し、規制面での優位性を高めることができます。

FHEは、プライバシーメッセージの検索(OMR)を通じてプライバシープロジェクトのユーザー体験を改善し、ウォレットクライアントがアクセス内容を露呈することなくデータを同期できるようにします。FHE自体はブロックチェーンのスケーラビリティ問題を直接解決するものではありませんが、これをゼロ知識証明(ZKP)と組み合わせることで、この課題を解決するための新しいアプローチを提供す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、一方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、データ自体を公開しません。両者を組み合わせることは計算の複雑性を大幅に増加させるものの、特定のシナリオでは独自の利点をもたらす可能性があります。

現在、FHEの発展はZKPに対して約3年から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予定です。計算コストは依然としてZKPよりも高いですが、FHEの大規模採用の可能性が見えてきています。

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、特に閾値鍵管理が必要なプロジェクトでは、単一障害点の問題を克服するためにさらに発展が求められます。

市場において、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、SunscreenはFHEコンパイラーを開発し、FhenixはFHEをサポートするEthereum Layer 2ネットワークを構築しています。これらのプロジェクトはすべて、FHEの潜在能力に対する市場の認識を反映して、顕著なリスク投資の支援を受けています。

規制環境の観点から、FHEはデータプライバシーの保護を強化しながら、社会的な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年内に著しい発展を遂げ、理論研究から実際の応用へと段階的に移行することが期待されています。

! 完全準同型暗号化(FHE)の進歩と応用

総じて言えば、FHEは暗号化分野を革命化する最前線に立っており、プライバシーとセキュリティの問題に革新的な解決策を提供しています。技術の成熟と応用の拡大に伴い、FHEはブロックチェーンエコシステムにおいて新たな革新の可能性を解き放ち、さまざまなアプリケーションの発展を促進することが期待されています。