アルゴランドのポスト量子暗号（PQC）ロードマップ

6月19日
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ポスト量子（量子コンピュータ）の脅威は、今や誰もが直面している課題です。Google Quantum AIによる最近の分析において、アルゴランドはポスト量子暗号（PQC）の現実世界へのデプロイを達成した限られたスマートコントラクト・プラットフォームの一つとして評価されました。また、2025年にはアルゴランド初となるPQC保護されたトランザクションの実行に成功したことで、私たちは多くのグループ、財団、そして研究者から「次に何を計画しているのか」についての問い合わせを受けてきました。

アルゴランド財団の哲学は、研究主導であり、慎重さと配慮を維持しながら最前線で業界をリードすることです。他のエコシステムやプロジェクトも、アルゴランドが公開した実装（VRF、Falconなど）に関する研究成果を基盤として開発を進めています。私たちは、次のステップについて明確かつ透明に開示し、なぜその措置を講じるのかを説明したいと考えています。財団には暗号学者、研究者、エンジニアからなる専門家チームが在籍しており、量子脅威がブロックチェーン技術のセキュリティに対する深刻なリスクであると判断しています。同時に、ポスト量子暗号の分野が急速に成熟していることも念頭に置く必要があります。ポスト量子への移行はバランス調整（プランニング）の連続です。動きが遅すぎればシステムは将来の量子攻撃に晒されることになりますが、逆に急ぎすぎれば、まだ十分に実戦テスト（バトルテスト）されていないアルゴリズムや実装に依存してしまうリスクを伴います。

それを踏まえた上で、アルゴランドのポスト量子ロードマップと研究努力に関する最新のアップデートを共有できることを嬉しく思います。本ドキュメントは、アルゴランド・プロトコルにおけるポスト量子暗号の分野での進捗、マイルストーン、および現在進行中の研究の概要を説明するものです。

ロードマップ概要

ネイティブ・ポスト量子アカウント

アルゴランドはこれまで、アカウントに代わってアルゴランド仮想マシン（AVM）が実行する「LogicSig（ロジック署名）」プログラムを通じてFalconアカウントを有効化していました。これには、AVMへ FALCON_VERIFY オペコードを追加する必要がありました。これらのLogicSigベースのアカウントは、アルゴランド・プロトコル上でのポスト量子署名の実現可能性を証明したものの、レジャー（台帳）、開発者ツール、またはコンセンサス・ルールによってネイティブにサポートされているわけではありませんでした。

ポスト量子アカウントのネイティブサポートは、2026年第3四半期（Q3）のプロトコル・リリースにて導入されます。

アカウントの表現（Address構造）

レジャー（台帳）内において、ポスト量子アカウントのアドレスは以下のように導出されます。

　　SHA512_256(domain || scheme[2] || explicit_salt[1] || pk)

この構造により、アルゴランドの58文字のテキスト形式で一般的にエンコードされている既存の32バイトのアドレススキームをそのまま維持することができます。また、巨大な公開鍵（Public Key）を直接保存することによって発生する、レジャー・スペース（台帳容量）の肥大化を防ぐことができます。

パラメータ　　説明

domain　　　プロトコルで固定された長さのハッシュ・ドメイン・セパレータ

scheme　　　ポスト量子（PQ）署名スキームを示す2バイトのASCII識別子

explicit_salt　　SHA512_256ハッシュが、Ed25519公開鍵と誤認されるようなアドレスを導出しないように選択された1バイトの値

pk　　　　　　採用するスキームの公開鍵（Public Key）

開発ツール（SDK、AlgoKit、ハードウェアウォレット）

2026年Q3のプロトコル・リリースに伴い、レガシーなソフトウェア開発キット（SDK）は、標準的な25語のシードフレーズ（復元フレーズ）からのFalcon-1024アカウントの導出をサポートします。Pera Wallet（ペラウォレット）およびAlgoKit（アルゴキット）も、同リリースの期間内にFalconアカウントの導出をサポートする予定です。

シード導出

アルゴリズムまだ完全に確定（セット・イン・ストーン）していませんが、25語からシード（鍵生成用）を導出する計算式は、以下に近いものになる予定です。

　　SHA512_256(domain || scheme || 256-bit word entropy)

ハードウェアウォレットと標準規格

アルゴランドは、25語のシングルキー・ミニモニック（暗記法）スキームと、階層的決定性（HD）ウォレットの業界標準規格（BIP39 / BIP32(ed25519) / BIP44）の両方をサポートしています。アルゴランド独自の25語スキームは、業界との足並みを揃える前にHDウォレットスキームについて一方的な決定を下したくないため、まずはFalconネイティブアカウントをサポートするために短期的なアップデートが行われます。私たちは現在、他チェーンのエコシステムやデバイス製造メーカーと積極的に連携し、格子暗号ベース（およびその他のポスト量子）の鍵のための新しい導出スキームの標準化を支援しています。HDウォレットの側面におけるハードウェアウォレット、AlgoKit、SDKへのアップデートは、明確な方向性が定まり次第実施されます。

暗号アジリティ（Cryptographic Agility）

2026年Q3のプロトコル・リリースでは、「複数の異なる署名スキームを同時にサポートするネットワーク層の機能」が導入されます。これは暗号アジリティ（柔軟な暗号移行能力）に向けた基礎的な一歩となります。プロトコルは従来のEd25519アカウントをサポートし続けながら、これ以上の構造的な大規模改修（ハードフォーク）を必要とせずに、追加の署名スキームを組み込むことができます。ポスト量子研究の情勢が進化するにつれ、このアーキテクチャによって、プロトコルへの混乱を最小限に抑えながら将来の高度な暗号を統合することが可能になります。

これは、アルゴランドが最終的に、Ed25519、Falcon-1024 / Falcon-512（またはその後のNIST標準であるFN-DSA）、ML-DSA、およびその他をサポートするシステムと容易に統合できることを意味します。Falcon-1024に関する採用、実装、研究は当面の主要な焦点の一つですが、これは他のスキームを排除するものではなく、それらの有用性と安全性が証明されればいつでもサポートできる体制を整える計画です。

ハイブリッド・アカウント

複数の署名スキームをサポートし、LogicSigのバジェット（処理容量上限）を引き上げることで、任意の鍵の組み合わせによって保護された個々のアカウントの作成が可能になります。以前にも強調した通り、これの主なユースケースは、楕円曲線暗号（ECC）ベースのアカウントと格子暗号ベースのアカウントを融合させることであり、従来のレガシーなリスクとポスト量子のリスクの両方に対して堅牢な防御（多層防御）を提供します。

ポスト量子マルチシグ（複数人署名）

ネイティブマルチシグにおける当社の強固な歴史を基盤として、暗号アジリティとネイティブ・ポスト量子アカウントの到来により、2026年末までに「マルチ暗号スキーム（複数の暗号規格が混在する）」に対応したネイティブマルチシグサポートをデプロイすることが可能になります。私たちはこれを、機関投資家の業務、トレジャリー（財務）管理、および巨額の資産を扱う金融アプリケーションにとって不可欠な進歩であると考えています。これらのユーザーは、ECCとポスト量子署名を融合させたハイブリッドスキームの恩恵を受けることができ、古典的な脅威と量子時代の脅威の両方に対する包括的な保護を確実に手に入れることができます。

次のデザインステップでは、スキーム固有の閾値暗号（しきい値暗号）に依存するのではなく、独立して検証可能な署名の上位に位置する「汎用的なポリシーレイヤー」としてポスト量子マルチシグを構築する方向性を模索しています。これにより、このモデルは加重承認（重み付けされた承認）、古典的署名者とポスト量子署名者のハイブリッドな組み合わせ、そして標準規格の進化に合わせた将来のポスト量子デジタル署名アルゴリズムを柔軟にサポートできるようになります。

Falcon-512

2026年Q3のリリースではFalcon-1024アカウントのサポートが提供されますが、年末にはネイティブなFalcon-512のサポートが計画されています。この実装はFalconチームの成果をベースにしており、確定的なバリアント（派生型）についてはアルゴランドの最高科学責任者（CSO）であるクリス・パイカート（Chris Peikert）教授が貢献しています。プロトコル内でFalcon-512のサポートがリリースされる前に、当社のC言語およびGo言語の実装が拡張され、Falcon-512バリアントが利用可能になります。

両スキームの鍵サイズは、Ed25519と比較して数倍大きくなります。

スキーム　　　公開鍵サイズ (バイト)　　署名サイズ (バイト)

Ed25519　　　　　　32　　　　　　　　　　64

Falcon-512　　　　　897　　　　　　　　　 ~640

Falcon-1024　　　　 1793　　　　　　　　 ~1280

現在進行中の研究

検証可能ランダム関数（VRF）

検証可能ランダム関数（VRF）は、アルゴランドのコミッティ（委員会）選出および暗号学的無作為選出（ソート・アジリティ）プロセスを支える中心的な暗号プリミティブ（基本要素）です。これは、公開検証可能なランダム値を生成する方法を提供し、選出プロセスの完全性と公平性を保証します。

現在のアルゴランドのVRF実装は楕円曲線暗号（ECC）に依存しているため、量子攻撃者に対して完全な耐性があるわけではありません。ポスト量子の世界において、ECCベースのVRFは、メンバーが投票を投じる前にそのメンバーの匿名性を保証することができなくなります（ただし、私たちが公開した研究論文によれば、アルゴランドのVRFは攻撃者がコミッティのメンバーシップを偽って主張することを防止できることが示されています）。

コミッティ選出と暗号学的無作為選出のための計算効率を維持しつつ、量子攻撃に完全に耐えうる代替VRF構造を特定するための研究が現在進められています。

特定の候補となる構造について、現在活発なセキュリティおよび効率性の分析が行われています。分析が肯定的な結果をもたらした場合、対応する研究論文が2027年初頭までに発表される予定です。

ポスト量子コンセンサス（合意形成層）

レジャーアカウントやVRFのほかに、アルゴランド・ネットワークはコア・コンセンサス・プロトコルのためのコンセンサス・メッセージと投票者の署名に依存しています。これらのメッセージは現在Ed25519を使用して署名されており、これは量子攻撃に対して脆弱です。コンセンサス・メッセージングに量子耐性を与えるため、署名スキームを評価する研究が進行中です。解決すべき最大の課題は、ポスト量子スキームの鍵および署名の「サイズ」です。コンセンサス投票を圧縮するために完了した成果に続き、格子暗号スキームの中で最もコンパクトな鍵と署名サイズを提供する「Falcon」が、アルゴランドのコンセンサス・メッセージに追加される最も強力な候補となっています。

しかし、ポスト量子耐性を持つスキームだからといって、それがレガシーな環境（ classical ）でも完全に安全であるとは限りません。そのため、アルゴランドは当面の間、コンセンサス・メッセージにEd25519とFalcon署名の両方を使用する「ハイブリッド・モデル」の下で運営される可能性が非常に高いです。チームは、新しいスキームのセキュリティをそのデプロイと並行して評価していきます。これに関する詳細な情報は、2026年の年末に向けて共有される予定です。

ハードウェアウォレットとPQ署名

ハードウェアウォレットに格子暗号（Lattice-based cryptography）を実装することにはいくつかの課題があり、私たちは現在それに取り組んでいます。アルゴランドが「Trezor Safe 5（Cortex-M33プロセッサ搭載）」上で行った概念実証（PoC）実装では、デバイス上でのFalcon-1024の鍵生成および署名機能が実現しています。FALCON_DET1024 を使用した初期結果は非常に有望です。トランザクションあたりの署名にかかる時間は約0.7秒であり、ntrugen ソルバーを使用した「整数のみ（非浮動小数点）」の鍵生成アルゴリズムにより、鍵生成にかかる時間の中央値を約2.2秒まで短縮することに成功しました。最適化は現在も継続中です。

この技術を実際に展開するには、デバイス製造メーカーや広範なエコシステムとの強固な協力が必要です。当社が単独でサポートを出荷することはできませんが、この概念実証（PoC）は、リソースの限られたハードウェア上でもFalconが実用的であることを証明しており、当社の導出パス研究と並んで、業界内での標準化の議論のための強固な基盤を提供しています。