米国標準化コンペ第2ラウンド 日本発のデジタル署名方式公開 ――「QR-UOV」方式の仕様を公開、量子コンピュータ時代にも安全に利用可能――

発表のポイント

共同研究開発を進めているデジタル署名方式「QR-UOV」について、安全性証明および処理性能を向上させる実装技術を含む新たな技術仕様書を公開します。
今回、提案初期と比較して処理性能が向上したことにより、効率性とコンパクトさを両立することができ、提案方式の標準化採用や社会実装に大きく前進しました。
QR-UOVは米国標準化コンペに提出している方式で、2024年10月に第2ラウンドへの進出が決まり、2025年9月に開催される第6回NIST PQC標準化会議で発表する予定です。



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１：概要
　東京大学大学院情報理工学系研究科、日本電信電話株式会社、九州大学マス・フォア・インダストリ研究所、長崎県立大学からなる共同研究チームは、デジタル署名（注１）方式「QR-UOV」を改良し、コンパクトさと効率性を両立する新たな仕様を公開します。現在、米国の国立標準技術研究所（以下「NIST」)では、量子計算機（注２）でも解読できない新たなデジタル署名方式の標準化コンペを実施しており、今回の仕様公開は、QR-UOVの標準化コンペ第2ラウンド進出に合わせて行ったものです。QR-UOVは、多変数多項式問題（注３）の難しさを安全性の根拠としており、公開鍵および署名のデータサイズが小さいことが特徴です。量子計算機の時代においても安全かつ効率的なデジタル署名方式として、個人認証やデータ保護などに活用が可能となります。本署名方式が標準規格として採用された場合、世界中で広く利用されることが見込まれます。
　なお、この新たな仕様に基づくQR-UOVについては、2025年1月28～31日に開催される2025年暗号と情報セキュリティシンポジウムSCIS2025、更には2025年9月24～26日に開催予定の第6回NIST PQC標準化会議で発表予定です。


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2：発表内容
　暗号技術は我々の生活の様々な場面で利用され、情報社会の安全性を支えるコア技術として重要性を増しています。一方で、将来大規模な量子計算機が実現すると、暗号技術のうち公開鍵暗号・鍵共有やデジタル署名において、現在普及している方式が簡単に解読されてしまうとも言われています。大規模な量子計算機の実用化を見据え量子計算機を用いても解読できないような暗号技術（耐量子計算機暗号, Post-Quantum Cryptography, PQC）の研究・開発が進んでおり、世界の暗号標準に強い影響力を持つ米国のNISTは、2016年から耐量子計算機安全性を持つ公開鍵暗号・鍵共有方式ならびにデジタル署名方式の標準化を進めています。NIST標準化のプロセスはラウンド制で進められ、段階的な絞り込みにより採用方式を決定しています。2017年12月に69方式が受理されましたが、現在は4方式のみが標準化方式として採択されています。デジタル署名方式に関しては、2022年9月に追加公募のアナウンスがなされ、2023年7月に40方式が受理されました。そして、2024年10月に40方式中14方式が第2ラウンドの選考候補として選定され、新しい仕様書が2025年2月にNISTのホームページで公開される予定です。
　将来的に量子計算機が大規模化した時代でも安全に利用できるデジタル署名方式として、多変数多項式問題の難しさを根拠とした署名方式「UOV」が注目を集めています。UOVは1999年に提案されたデジタル署名であり、20年以上にわたり本質的な解読法が報告されていない安全な方式とされています。また、NISTが追加公募の際に出した要件として『短い署名と高速な検証を行う方式』であることを挙げており、UOVは双方を満たす方式としても注目されています。その一方で検証の際に使用する公開鍵のデータサイズが大きくなることがUOVの課題となっていました。