AIコーディングツールを活用した最適化コンペにより、ビットコイン上で「量子バックアップ」トランザクションを準備する際の計算コストの見積もりが約79%削減されたことが、StarkWareが公開した結果で明らかになりました。8月に約320ドルかかっていた同じプロセスが、同社のハードウェア前提条件のもとで約67ドルと見積もられています。この数字は固定の小売価格ではなく、変動するベンチマーク値である点に留意が必要です。

StarkWareの言うビットコインの「量子バックアップ」とは

「量子バックアップ」とは、Quantum-Safe Bitcoin(QSB)の略称で、StarkWareが開発した実験的なトランザクション手法です。ネットワークが別の署名方式を採用するのを待たずに、ハッシュベースの暗号を用いてビットコインの既存のルールの下で適格なビットコインを移転させます。

この手法は、ビットコインの楕円曲線署名における将来的なリスクに対応するものです。十分な性能を持つ耐障害性量子コンピューターは、理論上、公開されている公開鍵から秘密鍵を導出でき、攻撃者が関連する資金を支出できる可能性があります。現時点で、その攻撃をビットコインに対して実行できる量子コンピューターは公には知られておらず、QSBは実際の侵害への対応ではなく、有事の備えとして開発されています。ハッシュベースの構造この備えに適しているのは、理論上の攻撃がハッシュ関数の解読ではなく、公開鍵と秘密鍵の楕円曲線上の関係に依存しているためです。

StarkWareは8月26日、最初のQSBトランザクションがビットコインのブロックに取り込まれたことで、この手法を実証しました。その準備には約3,100 GPU時間を要し、推定計算コストは320ドルでした。有事の備えとして位置づけられる手法にとって、この準備コストは実用性を直接測定できる数少ない指標の一つです。メインネットへの取り込みは、トランザクションがビットコインの現行のコンセンサスルールの下で受け入れられることを実証しましたが、ネットワーク全体のセキュリティ監査を提供したり、既存のウォレットに量子保護を追加したりしたわけではありません。Coindooは以前、最初にマイニングされたQSBトランザクションを、別の耐量子署名提案と比較しました。今回の取り組みは、すでに実証された手法の背後にある計算量の削減に焦点を当てたものです。

AI支援の開発者たちが2つの探索を高速化

StarkWare、Yukon Research、Eigen Labsは9月16日、最適化コンペを開始しました。参加者はAIコーディングシステムを使って改善案を生成・検証し、人間の開発者がベンチマーク用に実装を提出しました。

コンペの対象となったのは、次の2つの計算ステージです。

• ピンニング探索: QSBの必要条件を満たすトランザクションコミットメントの探索。公開されたベンチマークでは、RTX 4090 GPU上で毎秒約1億4,600万件の検証済み候補から毎秒8億2,000万件超へと向上しました。
• サブセット選択: この構造に必要なトランザクション構成要素の組み合わせの選択。実測レートは毎秒約6,200万件から毎秒6億2,000万件超の候補サブセットへと向上しました。

両ステージはオフチェーンで実行されるため、これらの向上により、ビットコインのコンセンサスルールを変更することなく、トランザクション準備に必要な時間とGPU容量が削減されました。公開されたコンペ結果において、StarkWareは同じプロセスが同社のハードウェア前提条件のもとで現在は約67ドルになると見積もり、約79%の削減としています。その後、ライブのYukonダッシュボードには、追加のリーダーボード改善を経て66ドルの見積もりが表示されました。したがって、この結果は固定の小売価格というよりも、変動するベンチマーク値として理解するのが適切です。

QSBの利用には依然として4つの専門的ステップが必要

1. 互換性のある未使用出力を特定する。 QSBは、公開鍵が非公開のままになっている適格な出力を対象としています。一部のビットコインアドレスは資金の支出時に公開鍵を公開するため、のコインやトランザクション履歴に等しく適用できるわけではありません。
2. オフチェーン計算を実行する。 専用ソフトウェアとGPUがピンニング探索およびサブセット選択を実行します。コンペで高速化されたのは、この部分です。
3. QSBトランザクションを構築する。 生成されるトランザクションはビットコインのコンセンサスルールに従いますが、ネットワークの標準リレーポリシーの対象外であるため、通常のノードが通常の方法で伝播することは想定されていません。
4. マイナーに直接送信する。 参加しているマイナーがトランザクションを受け取り、ブロックに含めることを選択する必要があります。

67ドルという見積もりは、モデル化されたGPUワークロードのみに適用されるものであり、ソフトウェアの準備、エンジニアリング支援、ビットコインのネットワーク手数料、マイナーとの取り決めまでを含む総額のユーザー価格を表すものではありません。また、QSBは通常のウォレット機能としても利用できません。現時点で、保有者が「量子セーフ」オプションを選択し、67ドルを支払い、一般的なビットコインアプリケーションを通じてプロセスを完了させることはできません。

コンペが実際に実証したこと

CoinDeskの検証は、調査時に確認できたベンチマークの改善から約83ドルを算出しました。StarkWareは、その後のリーダーボードの記録がYukonの表示した低い数値を裏付けていると述べています。見積もりの違いは、どのベンチマーク結果とハードウェア前提を使用するかによって生じます。いずれも当初のワークロードからの大幅な削減を示していますが、完全な商用サービスがいくらかを請求するかは示していません。

StarkWareは、将来的なソフトフォークをより有力な長期的な道筋とみなしています。標準化された耐量子支出ルールがあれば、個別に準備されたQSBトランザクションを必要とする代わりに、ウォレット、取引所、カストディアンに共通の移行パスを提供できる可能性があります。

残るボトルネックは調整

コンペは7日間で測定可能な技術コストを削減しました。その結果、生の計算能力は、8月に最初のQSBトランザクションがビットコインに到達した時点よりも制約が少なくなっています。しかし、運用面でのアクセスは同じ速度では進んでいません。実用的なサービスには、互換性のある出力の特定、トランザクションの正確な準備、非標準のトランザクションを受け入れるマイナー信頼できる経路の維持が必要です。

これにより、この実験の主な不確実性の所在が変わります。さらなるソフトウェアの改善によりGPU要件は引き続き低下する可能性があり、Yukonのライブ見積もりの更新はその進捗を最も近い時点で示すシグナルとなります。しかし、広範な保護は、ウォレットの統合、マイナーの参加、そしてビットコインの最終的な耐量子標準に関する合意に依存しています。

本記事は情報提供のみを目的としています。量子コンピューティングの能力、暗号学研究、ベンチマークの見積もりは、新たな証拠の入手に伴い変化する可能性があります。