StarkWareは、ビットコインが量子コンピューティングとの競争において大きな節目を迎えたと発表しました。同社は、8月26日に量子安全な取引がビットコインのメインネットでマイニングされたことを確認しており、これは同社のQuantum Safe Bitcoin（QSB）構想の初の実運用デモとなります。

この取引は、ビットコインがコンセンサスルールを変更することなく量子耐性のある支払い方法をサポートできることを示しています。ただし、この進展によってビットコインネットワーク全体が完全に量子安全になったわけではありません。

量子リスクが実際のビットコイン取引に直面

ビットコインは現在、取引署名にエリプティックカーブ暗号を利用しています。十分に強力な量子コンピュータがShorのアルゴリズムを実行できれば、公開された公開鍵から秘密鍵を導出できる可能性があり、一部のビットコイン保有分が危険にさらされるおそれがあります。

そのリスクの露出は一様ではありません。ビットコイン初期に使われたpay-to-public-key（P2PK）形式で保有されているコインでは、公開鍵がすでにオンチェーン上で見える状態です。また、標準的なアドレスは、初めて送金に使われた時点で公開鍵が明らかになります。まだ公開鍵が公開されていない出力は、攻撃者がアドレスのハッシュも破る必要があるため、より標的にしにくくなります。現在のところ、256ビットのエリプティックカーブ鍵に対してShorのアルゴリズムを実行できる量子コンピュータは存在しないと考えられており、研究者はこれには現行ハードウェアをはるかに超える規模のフォールトトレラント機が必要だと見積もっています。

StarkWareの研究者Avihu Levy氏は、ビットコインの既存のスクリプト機能を用いてこの脆弱性に対処するため、Quantum Safe Bitcoinを開発しました。この手法は、エリプティックカーブの仮定に依存しないハッシュベースのセキュリティ層を追加します。

QSBはsignature grindingと呼ばれる手法を用います。従来の秘密鍵署名を生成する代わりに、送信者は必要条件を満たすトランザクションハッシュを見つけるために大規模な計算を行います。その結果として得られる安全性は、エリプティックカーブ秘密鍵の秘匿性ではなく、ハッシュの原像耐性に依存します。

恒久的な解決策ではなく、高コストの救命ボート

このブレークスルーには大きな制約があります。QSB取引の作成には高額なオフチェーン計算が必要で、元の研究ではその前提条件の下で数百ドル規模のコストが見積もられています。

この取引は非標準形式も採用しています。通常のビットコインノードは通常のメモプール手続きを通じてこれを中継しないため、StarkWareはMARAのSlipstreamサービスを利用して取引をマイナーへ直接届けました。MARAは、主要な上場ビットコインマイニング企業の一つであり、標準の中継ネットワークでは扱えない大規模または非標準の取引向けの直接送信チャネルとして、2024年3月にSlipstreamを開始しました。

StarkWareは長期的な解決策として、引き続きビットコインのプロトコル更新を支持しています。同社はまた、ソフトフォークを通じて量子耐性のあるビットコインスクリプト機能を有効にすることを目指す提案BIP 360にも参加しています。このようなフォークには、ノード運営者とマイナーからの広範な支持が必要であり、ビットコインの歴史では、こうした合意形成は迅速な判断というより、長期にわたる公開議論を経て進む傾向がありました。

したがって今回のメインネット実証は、完全なネットワーク更新ではなく、実用的な緊急対応策を示すものです。それでも、量子耐性のあるビットコイン保護を研究段階から現実の運用へと移し、量子コンピュータが既存の暗号保護を脅かす段階に達する前に、保有者に別の選択肢を提示します。今後の具体的な論点は、手法の洗練に伴ってグラインディングコストをどこまで下げられるか、そしてBIP 360がビットコインの公開レビュー प्रक्रियाをどのように進むかです。