アルゴランド、2027年までの広範な耐量子レジリエンス達成を目標に設定

長年、量子コンピューティングはどこか遠い未来の懸念事項のように感じられていました。それは研究者のためのものであり、現実世界のユーザーに関係のある話ではない、と。しかし、その認識は今、変わりつつあります。

世界中の政府、標準化団体、そしてセキュリティの専門家たちは、現在のデジタルインフラを保護している暗号システムの多くが、将来的に量子コンピュータによって破られる可能性を見据え、すでに準備を進めています。もはや、耐量子（ポスト量子）セキュリティへの移行が起こるかどうかという段階ではありません。問題は、それが現実となった時に、組織が「準備を整えられているか」どうかです。

もしあなたがブロックチェーン業界にいるのであれば、まだ始めていないとしても、ポスト量子への準備は「今」始めなければなりません。アルゴランド（Algorand）は2022年に、格子暗号ベースの署名方式である「Falcon（ファルコン）」署名スキームを採用した「ステート証明（State Proofs）」を導入することで、すでに準備を開始していました。Falconは、他の耐量子暗号の選択肢と比較して署名サイズが非常にコンパクトであるため、帯域幅に制限のあるアプリケーションに最適です。

さらにアルゴランドは、コンセンサスのアップグレードを必要とせずにカスタム署名を実行できる「ステートレス・プログラム（LogicSignatures：ロジック署名）」の能力を活用することで、すでにメインネット上にFalconアカウントを実装しています。そして本日、アルゴランド財団は、2027年末までに広範な量子レジリエンス（耐久性）を達成するためのロードマップを発表します。最初のマイルストーンは2026年第3四半期（Q3）から始まります。

なぜ量子コンピューティングが重要なのか

量子コンピューティングは諸刃の剣であり、それも極めて鋭利な剣です。それは新たな可能性を切り拓くと同時に、インターネットインフラ全体に対する新しい脅威を生み出します。

Googleが最近発表した論文の予測によると、十分に強力な量子コンピュータは、最終的に「1200個以下の論理量子ビットと9000万回以下のトフォリゲート（Toffoli gates）」、あるいは「1450個以下の論理量子ビットと7000万回以下のトフォリゲート」で、従来の暗号を破る「ショアのアルゴリズム（Shor's algorithm）」を実行できるようになるとされています。さらに同論文では、「表面コードによるエラー訂正技術を用いた標準的な超伝導アーキテクチャ上であれば、これらの計算は50万個未満の物理量子ビットで実現できる」と説明されています。このショアのアルゴリズムが実行可能になれば、現在の主流である「楕円曲線暗号（ECC）」に依存したシステムは、すべて危険に晒されることになります。

グローバルなブロックチェーン・ネットワークの管理人として、アルゴランド財団はこの脅威を深刻に受け止め、数年前から研究と準備を重ねてきました。しかし財団は、いたずらに危機感を煽る（アラミズムに屈する）ことはしません。なぜなら、未来にはまだ不確実性があり、盲目的にコミットすることは深刻な技術的妥協を伴うからです。

この脅威に対する対抗策は成熟しつつあるものの、RSAや楕円曲線暗号（ECC）のように、数十年にわたって過酷な実戦環境でテストされてきた歴史がまだありません。これらの新しい対抗策が理論的には健全であっても、これらのスキームの新しい実装は独自のコンプライアンスリスクを伴い、ソフトウェア、ストレージ要件、ネットワーキング、およびハードウェアサポートに対して、非常に大きな負担を強いることになります。

これこそが、過去数年間にわたり私たち財団が向き合ってきた「ジレンマ」です。だからこそ、私たちは盲目に全力疾走するのではなく、アカウント、コンセンサス、ネットワーク、そして広範なエコシステムにわたって多層的な保護を提供する「暗号アジリティ（暗号の柔軟な移行能力）」を備えたアルゴランドへと向かって、着実に前進しているのです。

アルゴランドを耐量子仕様にするためのアプローチ

1. ステート証明（State Proofs）

2022年、アルゴランドは「ステート証明」を導入しました。これにより、256ラウンド（ブロック）ごとに、レジスター（台帳）の状態の耐量子スナップショットを、コンパクトかつ検証可能な形式で取得できるようになりました。ステート証明の価値は、そのポスト量子特性だけに留まりません。SNARK（ゼロ知識証明）と非常に親和性が高いため、ネットワーク間で「トラストレスかつ耐量子仕様の安全なブリッジ」を固定するための必要なインプットを提供することができます。

2. ネイティブFalcon-1024アカウント

LogicSignatures（ロジック署名）に支えられた初期のFalconアカウントの実績をベースに、私たちは今、次の論理的なステップとして「ネイティブFalcon-1024アカウント」を導入します。これにより、通常の（EVM系などの）アカウントが持つすべての利点を備えつつ、制約の多いメカニズムやプログラムサイズの制限を一切排除します。

ネイティブFalcon-1024アカウントは、各種SDK、AlgoKit、およびPera Wallet（ペラウォレット）によって公式にサポートされます。Falconアカウントは、アルゴランドの伝統的な「25語のリカバリーフレーズ（秘密鍵）」で生成可能です。また、確立されたHDウォレット（階層的決定性ウォレット）の標準規格（例：24語）に基づいた、ポスト量子署名スキームのための新しい導出スキームも提案しており、財団はハードウェアウォレットや他の業界プレイヤーと協力して、業界全体の標準規格を策定することにオープンです。

重要な点として、アルゴランドの台帳上でFalconキーをネイティブな最優先仕様として機能させるための作業の一環として、私たちは自身のアカウントモデルを、「ML-DSA」などの他の次世代署名スキームへも拡張できると判断しました。

3. ハイブリッド・アカウント（攻守一体の防壁）

さらに重要なのは、複数の暗号スキームを利用可能にすることで、「ハイブリッド・アカウント」をサポートできる点です。私たちがこのハイブリッドアプローチを選んだ理由は、これらの耐量子スキームが極めて新しいためです。これらに従来の暗号のような実装上の脆弱性や、数学的な欠陥が100%ないとは言い切れません。

アルゴランドの次期アップデートの一環として、LogicSigのバジェット（処理容量の上限）が引き上げられます。これにより、私たちが最初にFalconを導入した時と同じように、実際のユースケースを実証できるようになります。

最も自然な組み合わせは、「従来の楕円曲線（ECC）の古典的署名」と「新しい格子暗号ベースのFalcon署名」の融合です。このハイブリッドアプローチにより、私たちは従来のセキュリティリスク（ classical ）と、ポスト量子のセキュリティリスク（ post-quantum ）の両方に対して、計算し尽くされた強固な防衛策を手に入れることができます。

アカウントの安全性が確保された今、対処すべきコンポーネントは残り2つです。

4. 耐量子VRF（検証可能ランダム関数）

アルゴランドのエレガントで効率的なコンセンサス（合意形成）メカニズムを駆動する「VRF」は、そのランダム性と一意性の保証を、楕円曲線ベースの演算、ハッシュ、および点算術（point arithmetic）から得ていますが、これらは耐量子仕様ではありません。私たちの最高科学責任者（CSO）であるクリス・パイカート教授の尽力により、2027年初頭に「耐量子（PQ）VRF」に関する研究論文を発表することを目指しています。

5. コンセンサス（合意形成）層の完全耐量子化

最後のピースはコンセンサスそのものです。これは、VRFを介して選出された参加アカウント（参加ノード）が、ブロックの提案、投票、および認定を行う仕組みです。この参加プロセスは、いくつかの多層的な鍵生成と署名操作に依存しており、これらもすべて従来の楕円曲線署名スキームである「Ed25519」に基づいています。

しかし、Falconのネイティブ導入により、私たちは2027年までに研究すべきいくつかの強力な選択肢を手にしています。選択肢には、短期的な投票キー（Voting Keys）として「Falcon-1024」や「Falcon-512（署名サイズがより小さいパラメータ）」を使用すること、あるいは古典的署名とFalconのハイブリッドな組み合わせなどが含まれます。

耐量子レジリエンスの拡張：ウォレット、ハードウェア、そして機関投資家向けカストディ

耐量子マルチシグ（複数人署名）

2026年の残りを通じてツールが進化するにつれ、アルゴランド上でデプロイして使用できるアプリケーションも進化します。極めて重要な強化機能が「マルチシグ・アカウント」であり、これはもはや単一の暗号スキームに縛られなくなります。

代わりに、「m-of-n（m/n）クォーラム」と呼ばれるアクセス制御ポリシーにより、参加者の間で古典的キー、純粋なFalconキー、そしてハイブリッドキーを自由に「ミックス」させることが可能になります。

今度のネイティブアカウントのリリースにはネイティブな（複数スキーム混在の）マルチシグはまだ含まれていないため、私たちは拡張されたLogicSigバジェットを活用し、「トレジャリー（財務）グレードの構成」を今すぐ利用できるようにしています。これにより、機関投資家や財団は、ネイティブなマルチスキーム・マルチシグが利用可能になる前に、ポスト量子マルチシグを用いたカストディ（資産保管）の実証を行うことができます。

Falcon-512

本ブログの大部分において、Falconへの言及はデフォルトの「Falcon-1024（決定論的バージョン）」を指していますが、年末までにサポートを予定しているもう一つのバリアント（変種）があります。それが「Falcon-512」であり、これはFalcon-1024の「およそ半分の署名サイズ」で署名を生成します。このよりコンパクトな形式は、耐量子性と同時に処理効率が重視される、有効期限の短い鍵（ショートライブ・キー）の有力な候補となります。

ハードウェアウォレットとカストディ（信託）

ハードウェアおよびカストディ・ソリューションが今後も存続するためには、ポスト量子署名をサポートするように進化しなければなりません。私たちは、主要なデバイスメーカー、標準化団体、およびカストディプロバイダーと積極的に連携し、ポスト量子暗号が要求する安全な署名アーキテクチャと鍵管理の標準規格を定義しています。

私たちの早期におけるFalconのデプロイは、これらの統合に向けた「ブロックチェーン業界初の実戦級（プロダクション・グレード）の証明の場」として機能します。初期リリースの段階では、エンドユーザーはFalcon対応のハードウェアデバイスをまだ持っていませんが、私たちが今、時代のフロンティアを押し進めているからこそ、業界全体におけるポスト量子カストディ体験の「ベンチマーク」を私たちが定義する手助けができているのです。

これからの数十年（未来）を見据えた構築

ブロックチェーン・ネットワークは、長期的な「社会インフラ」です。今日構築されているシステムは、今後何年にもわたって、金融アプリケーション、デジタル資産、そしてグローバルな商業（コマース）を支え続けることが期待されています。ポスト量子の世界においてそれらのシステムの安全性を確実に維持することは、業界が直面している最も重要な挑戦の一つです。

アルゴランドのロードマップは、「セキュリティは、未来のために設計されるべきである」という強い信念を反映しています。2026年に最初のマイルストーンを始動させ、2027年末までに広範なデプロイ（完全実装）をターゲットに設定したことで、アルゴランドは、ユーザー、開発者、そして機関投資家が、今日、そしてこれからの数十年先にいたるまで「絶対的な確信」を持って構築できる未来へ向けて、具体的な一歩を踏み出しています。

全編のロードマップはこちらからご覧いただけます。私（ブルーノ・マルティンス）は、6月22日にアルゴランド財団の最高科学責任者であるクリス・パイカート、および最高戦略・マーケティング責任者のマーク・ヴァンラーベルヘと共に、このポスト量子（PQ）ロードマップの詳細を解説するライブを行います。X、LinkedIn、およびYouTubeでの配信をぜひご視聴ください。

元記事：https://algorand.co/blog/algorand-targets-broad-quantum-resilience-by-2027