量子コンピュータの脅威に備え、ビットコインの耐量子（ポスト量子）署名への移行が議論されています。しかし、耐量子署名はデータサイズが非常に大きく、ネットワークの処理速度を著しく低下させる懸念があります。この課題を解決するため、ブロックサイズの拡大、あるいはゼロ知識証明技術であるSTARK（スターク）証明を用いた署名の集約という2つのアプローチが浮上しており、業界の関心を集めています。
耐量子署名がもたらすビットコインの処理遅延リスク
量子コンピュータの進化に伴い、現在の暗号技術であるECDSA（楕円曲線暗号を用いた署名方式）やSchnorr（シュノア）署名などが破られるリスクが指摘されています。これに対抗するため、米国国立標準技術研究所（NIST）が承認した耐量子署名スキームの導入が検討されていますが、これらは従来の署名に比べてデータサイズが10倍から100倍大きいとされています。
この巨大な署名データをそのままビットコインのブロックチェーンに記録すると、トランザクションの処理速度が大幅に低下し、スループットが1秒あたり1トランザクション未満に落ち込む可能性があると懸念されています。
ブロックサイズ拡大か、STARK証明による圧縮か
この量子ジレンマに対し、主に以下の2つの解決策が議論されています。
1つ目のアプローチは、大容量の署名データを収容するために、ビットコインのブロックサイズ自体を大きくする方法です。しかし、単にブロックサイズを大きくするだけでは、分散性を損なう可能性や、実用的なスケーリング解決策としては不十分であるとの指摘があります。
2つ目のアプローチは、ゼロ知識証明技術であるZK-STARK（データの信憑性を証明しつつサイズを大幅に縮小できる技術）を利用し、ブロック内の複数の巨大な耐量子署名を1つの小さなSTARK証明に圧縮・集約する方法です。
StarkWareの共同創設者であるイーライ・ベン・サソン（Eli Ben-Sasson）氏はこのアプローチを強く支持しており、署名を集約することで、現在の署名を直接記録するよりもブロックチェーンの動作が高速化する可能性すらあると主張しています。また、同氏によれば、Blockstreamの創設者であるアダム・バック（Adam Back）氏もこのアプローチに同意しているとされています。
Web3ビジネスへの影響と今後の展望
耐量子への移行は、ビットコインのセキュリティと長期的な信頼性を維持するために不可欠なプロセスです。しかし、過去に発生したブロックサイズを巡る議論のように、ブロックサイズ拡大の提案はコミュニティの分裂を招くリスクを伴う可能性があります。
一方で、STARK証明を用いた技術は、分散性を維持しつつ大量のトランザクションを処理するスケーラビリティとセキュリティを両立する現実的な解決策として注目されています。StarkWareのチームメンバーが共同執筆した、量子耐性を高めるためのソフトフォーク提案であるBIP 360がビットコインの改善提案リストに統合されるなど、技術的な準備が進められているとされています。ビットコインが量子時代にどのように適応していくかは、今後のWeb3ビジネスのインフラ設計に大きな影響を与えると考えられます。
ポイント
- 耐量子（ポスト量子）署名は従来の10倍から100倍のサイズがあり、ビットコインの処理速度を著しく低下させる懸念があります。
- この問題への解決策として、ブロックサイズの拡大と、STARK証明を用いた署名の集約の2つが議論されています。
- StarkWareの共同創設者イーライ・ベン・サソン氏は、単なるブロックサイズ拡大は不十分であり、STARK証明による圧縮こそが分散性を保ちつつ高速化を実現する最善策であると主張しています。
- 署名を集約・圧縮することで、結果的に現在のビットコインよりも処理が高速化する可能性も示唆されています。
- ビットコインの量子耐性を高めるための改善提案であるBIP 360の提出など、技術的な準備が進められているとされています。