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【出願中特許】次世代量子インフラの核心：数値整合性と安全性を担保する「量子計算オペレーティングシステム」

特許番号：特願2025-202378 【出願中特許】量子計算タスクおよび量子暗号タスクの実行および出力を制御する量子計算オペレーティングシステム



はじめに：量子実用化時代の「信頼」の空白を埋める

現在、量子コンピュータや量子鍵配送（QKD）といった量子技術は、実験フェーズから実用フェーズへと移行しつつあります。しかし、決定的な課題が残されています。それは、「その計算結果は物理的に正しいのか？」、そして**「その通信は本当に安全なのか？」**を、第三者が客観的に検証する仕組みの欠如です。

従来のシステムでは、デバイス特有のノイズや数値シミュレーションにおける丸め誤差がブラックボックス化されており、クリティカルな用途において「信頼の連鎖」を構築することが困難でした。

この度、開発・特許出願された「量子計算オペレーティングシステム（以下、本OS）」は、計算過程を**検証可能な台帳（証明書）**として記録し、有限の手続きで第三者が追跡・再検証できる形に整えることで、実運用の信頼性を大きく引き上げます。


📄 特許詳細資料（実装設計を含む）の公開

本特許の核心部分、およびOSの実装に関する詳細な仕様を公開しています。技術的な整合性および監査スキームについては、以下のリンクよりご確認いただけます。


1. 従来の課題：ブラックボックス化された量子処理

従来の量子計算スタックには、主に以下の3つの課題がありました。

  1. 数値整合性の不透明さ: 離散化誤差や丸め誤差の扱いが、実行環境やツールごとに異なり、計算結果の妥当性を第三者が追跡できない。

  2. 計算と暗号の分離: 量子計算タスクと量子鍵配送タスクが別個に扱われ、システム全体としての安全ポリシーが統一されていない。

  3. 検証コストの肥大化: デバイスの実行結果を検証するために、複雑なオフライン解析や、ブラックボックスな個別実装への依存が必要。


2. 本OSの要点：計算過程を「検証可能な証明書」に固定する

本OSの最大の特徴は、量子タスクの実行過程を計算過程と誤差上界を含む有限の台帳として記録し、**「デジタル整合性証明書（ADIC：監査用証明書）」**を生成することにあります。

シュレディンガー型数値モデルに基づく整合性検証

量子計算タスクに対し、本OSはハミルトニアン仕様と離散化仕様に基づくシュレディンガー型の数値モデルを生成します。計算の各ステップで得られる数値解と誤差上界を台帳として記録し、確率保存やユニタリ性などの物理整合条件が所定の許容範囲内で満たされているかを、第三者が同一手順で再検証できる形で提供します。

量子鍵配送（QKD）の安全性可視化

量子暗号タスクにおいては、チャネルモデルと測定モデルに基づき、物理モデルに基づく期待値、観測統計、セキュリティ評価の記録を台帳として整理します。これにより、生成された鍵が指定されたセキュリティパラメータを真に満たしているかをOS層で一貫して判定します。


3. システムアーキテクチャと機能ブロック

本OSは、以下の4つの主要ユニットによって構成されます。

  • タスクコンパイラ部: ハミルトニアンや安全ポリシーから最適な数値モデルを生成。

  • 数値計算・レジャー生成部: 計算過程と検証に必要な根拠を台帳（証明書）として記録。

  • 検証部（量子計算検証／QKD検証）: 台帳に基づき、物理的・情報理論的条件を有限回の手続きで判定。

  • デバイス制御部（ゲーティング）: 検証結果に基づき、デバイスの実行やデータの出力を自動制御。

三段階の安全レベル判定

検証結果は、以下の3つのレベルで出力されます。

  • NORMAL: 実行・出力を全面許可。

  • WARNING: 警告情報を付加して出力を許可。鍵利用を内部限定に制限。

  • CRITICAL: 実行・出力・鍵利用・通信を即時停止し、当該セッションを無効化。


4. 産業上のインパクト：量子時代の「監査」を可能にする

  1. 金融・重要インフラへの適用: ポートフォリオ最適化や需給制御において、計算結果の妥当性を監査可能にすることで、ミッションクリティカルな業務への量子計算導入を促進します。

  2. ベンダーフリーな管理: ゲート型、アニーリング型、QKD装置など、デバイスのアーキテクチャに依存せず、OS層で共通の安全ポリシーを適用できます。

  3. 追跡可能性（トレーサビリティ）の確保: ログ記録部により、「どのタスクが、どの条件で、なぜ実行・遮断されたか」を事後的に検証でき、コンプライアンス要件を満たします。


特別付録：量子実用性検証室との連携

量子実用性検証室とは何か

量子実用性検証室は、量子技術を研究ではなく「実務要件」で評価する独立検証プロジェクトです。私たちは、量子の主張を「希望的観測」から「具体的要件」へと引き戻し、厳格に判定する枠組みを提供しています。過度な礼賛も、根拠なき否定も行いません。提示されたデータに基づき、実務として許容できる線（PASS）か、要件未達（FAIL）かを冷徹に線引きします。

本OSが生成する「デジタル整合性証明書（ADIC）」は、同検証室における厳正な監査の基礎資料となります。

詳細な活動内容や過去の検証事例については、こちらの公式ページをご参照ください。


English Summary

Title

Quantum Computing Operating System: Ensuring Numerical Integrity and Security via Artifact Digital Integrity Certificates (ADIC)

Patent Information

Patent Application No.: 2025-202378

Abstract

As quantum computing and quantum key distribution (QKD) transition from research to practical application, a "trust gap" has emerged between theoretical security models and actual physical execution. Current systems lack transparent frameworks for third-party verification of numerical results and security parameters.

This patented Operating System (OS) addresses this challenge by recording the entire computational process and error bounds into a finite ledger, generating an Artifact Digital Integrity Certificate (ADIC). For quantum computing tasks, it validates physical law consistency (e.g., unitarity) based on a Schrödinger-type numerical model. For QKD tasks, it monitors real-time observational statistics and security parameters. By implementing a three-tier safety gating mechanism (NORMAL, WARNING, CRITICAL), the OS centrally controls hardware execution, data output, and key utilization. This framework enables "auditable quantum computing," providing a foundation for high-integrity operations in finance, critical infrastructure, and secure communications.


【関連リンク】

【お問い合わせ先】 本特許技術の詳細や、ライセンス、共同開発に関するお問い合わせは下記までご連絡ください。 https://www.ghostdriftresearch.com/contact-8

 
 
 

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