ブロックチェーン相互運用プロトコルを手がけるレイヤーゼロラボは9月9日、量子耐性に対応するゼロ知識証明（ZK）向けの暗号技術「アキタ（Akita）」の開発を発表しました。アキタは格子ベースの数学的構造を採用した多項式コミットメント方式であり、従来のハッシュベース方式と比較して証明データのサイズを大幅に小型化します。本技術はa16zクリプトと共同開発するZK仮想マシン「ジョルト」を通じて、ブロックチェーン「ゼロ」の証明基盤へ導入される計画であり、ポスト量子時代を見据えたブロックチェーンインフラの安全性強化に向けた重要な取り組みとして注目されます。
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格子ベース方式による証明データ削減と処理性能の向上
アキタは、ZK証明システムにおいて計算記録を表す数式を後からすり替えられない形で固定し、その数式に関する主張を検証する「多項式コミットメント方式（PCS）」の一種です。量子耐性を持つ証明システムでは従来ハッシュ関数を用いる方式が広く利用されていましたが、アキタでは「格子」と呼ばれる数学的構造を利用する方式を採用しました。
レイヤーゼロラボによると、アキタはハッシュベースの量子耐性方式と比較して、用途に応じて証明データのサイズを2分の1から8分の1に削減できます。また、公開された論文のベンチマークによると、従来のPCS「ドリー（Dory）」を用いる場合と比較して、証明生成速度が1.3倍から2.2倍、検証速度が2.2倍から7.4倍に高速化したとされています。なお、アキタの技術論文およびソースコードはギットハブ（GitHub）で公開されています。
ブロックチェーン「ゼロ」への導入と量子耐性の確保
アキタの最初の主要な導入先として、レイヤーゼロラボがa16zクリプトと共同開発を進めるZK仮想マシン（zkVM）「ジョルト（Jolt）」が予定されています。ジョルトは、レイヤーゼロラボが開発を進めるブロックチェーン「ゼロ（Zero）」の証明基盤を担う技術です。
ゼロは、計算の実行と検証を分離する設計を採用しており、バリデーターは同じ計算を再実行することなくZK証明を検証することで処理の正しさを確認します。レイヤーゼロラボは、アキタをゼロ全体の量子耐性確保に向けた最初の重要な段階と位置付けており、メインネット稼働の前後を通じて追加開発を継続する方針を示しています。今後の課題としては、量子コンピューターを想定したモデルでの追加の安全性解析が挙げられています。
ポイント
- レイヤーゼロラボが量子耐性を持つZK証明向け暗号技術「アキタ」を開発し、論文とソースコードを公開した点
- 格子ベースのPCSを採用することで、ハッシュベース方式に比べ証明データサイズを2分の1から8分の1に削減し、検証速度を最大7.4倍高速化した点
- a16zクリプトと共同開発するzkVM「ジョルト」を経由し、計算と検証を分離するブロックチェーン「ゼロ」の証明基盤へ導入される予定である点
- 将来的な量子コンピューターの脅威に対抗し、ブロックチェーン全体の長期的な安全性を確保するための重要な布石となる点