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ポスト量子時代に向けて構築された5つのブロックチェーン
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量子コンピューティングが最初に提案されてから半世紀が経ちました。しかし、ブロックチェーンの歴史のほとんどにおいて、量子コンピュータが暗号を破るという考えは、遠いSF的な問題に過ぎませんでした。
しかし、状況は変わりました。問題は関連する量子コンピュータが到来するかどうかではなく、いつ、そして重要なシステムがタイミングよく準備できるかどうかです。
クラウドインフラ、政府システム、現代金融からブロックチェーンネットワークに至るまで、すべては同じ暗号基盤: RSAやECCなどの公開鍵システムに依存しています。そして、ショアのアルゴリズムを実行する十分に強力な量子コンピュータは、それらを容易に破ることができます。
2025年に実施されたISACA Quantum Computing Pulse Poll によると、グローバルなサイバーセキュリティ、IT、監査、リスクの専門家を対象に調査した結果、回答者の62％が量子コンピューティングが現在のインターネット暗号化を破ることを懸念している一方、圧倒的多数（95％）が自社に明確な量子コンピューティングロードマップがないと答えました。他のレポートも「Q-Day」への懸念を示しており、暗号的に重要な量子コンピュータ（CRQC）が5〜10年以内に現実になると考えています。
調査によると、ほとんどの企業が量子脅威に耐えるシステムを欠いていることが判明しています。米国標準技術研究所（NIST）によれば、量子コンピュータは最終的に現在の暗号システムを破るため、ポスト量子暗号（PQC）標準を最終化し、組織に即座の移行を促しています。世界の大半がまだ準備できていない中、ブロックチェーンはすでに解決策の探索を始めています。
例えば、ビットコインは、ECDSAやSchnorr/Taproot署名への依存が強いため最も露出が大きい主要チェーンの一つですが、BIP 360という意味のある最初の正式なステップを踏み、さらに「Post Quantum Migration and Legacy Signature Sunset」に関する議論も行っています。
一方、Ethereum Foundationはポスト量子セキュリティを戦略的優先事項に掲げ、専任チーム、ライブ開発ネットワーク、そして対象を絞った研究資金を投入しています。
創設者のVitalik Buterinもポスト量子署名とプロトコル全体の再設計を含む移行パスを概説しており、スマートコントラクト、DeFiインフラ、バリデータシステム、アカウント抽象化など、ネットワーク全体が暗号前提に依存しているため、最終的に変更が必要です。
Solanaでさえ量子耐性暗号の実験を行っていますが、初期テストではセキュリティと速度のトレードオフが顕在化しています。量子安全な署名はネットワークを最大90％遅くする可能性があります。
主要ブロックチェーンは積極的にポスト量子への道を追求していますが、まだ量子耐性が完全ではなく、その段階に到達するには時間とコミュニティの合意が必要です。しかし、すでに量子耐性の基盤上に構築されたブロックチェーンも存在します。
| ブロックチェーン | アーキテクチャと設計 | ポスト量子アプローチ | 現在の制限事項 |
|---|---|---|---|
| QRL | ハッシュベース暗号を使用し、レガシーな楕円曲線依存を完全に排除した、量子ネイティブブロックチェーンとして根本から設計されています。 | 当初はXMSSを使用し、現在はSPHINCS+を採用。QRVMとHyperionによりポスト量子スマートコントラクトとEVM互換の開発パスを実現しています。 | 専門的なツールとエコシステムの適応が必要で、より確立されたレイヤー1ブロックチェーンに比べて採用と流動性が比較的限定的です。 |
| Algorand | コンセンサス層と実行層に暗号的柔軟性を組み込み、高性能なプルーフ・オブ・ステークブロックチェーンで、柔軟なアップグレードが可能です。 | ステートプルーフとトランザクションにFalcon署名を導入し、既存インフラとの互換性を保ちつつ量子耐性の証明を可能にしています。 | コアコンセンサスは依然として部分的に古典暗号に依存しており、エンドツーエンドの完全なポスト量子セキュリティを実現するにはさらなる再設計が必要です。 |
| Hedera | 非同期コンセンサスと強力なハッシュプリミティブ、エンタープライズ志向のガバナンスモデルを備えたハッシュグラフベースの分散台帳です。 | SHA-384とAES-256を活用した量子耐性層を採用し、NIST標準化されたポスト量子署名アルゴリズムの統合を計画しています。 | アカウント署名は依然としてECDSAとEd25519に依存しており、ポスト量子鍵スキームへの完全移行が行われるまでユーザーレベルのセキュリティが露出したままです。 |
| Cellframe | スケーラビリティと量子安全な分散インフラを念頭に置いた、シャーディングとサービス特化チェーンを備えるモジュラーなレイヤー0アーキテクチャです。 | Dilithium、Falcon、KyberなどNIST承認のPQCアルゴリズムを実装し、さらに高度な集約・カプセル化メカニズムの研究も行っています。 | 市場での採用率とエコシステムの成熟度が低く、より確立されたブロックチェーンプラットフォームに比べてアーキテクチャが複雑で開発者向けツールが限られています。 |
| IOTA | IoTとマイクロトランザクションに最適化されたDAGベースのTangleアーキテクチャで、当初はハッシュベースのワンタイム署名方式を使用していました。 | IOTA Identityにハイブリッドおよびポスト量子署名を導入し、ML-DSA、SLH-DSA、Falconを用いた検証可能なクレデンシャルをサポートします。 | 使いやすさのためにEd25519に切り替えた結果、部分的な露出が生じ、ネットワーク全体での完全な量子耐性展開と運用の複雑さのバランスを取っています。 |
1. Quantum Resistant Ledger (QRL )
ポスト量子時代向けに特化して構築されたブロックチェーンの最も顕著な例の一つがQuantum Resistant Ledgerです。他の多くのチェーンとは異なり、当初から量子耐性をコア設計原則として作られました。
ECDSAを選択する代わりに、QRLは離散対数問題（ショアのアルゴリズムで破られる）に依存しないハッシュベースの署名モデルを採用し、従来の暗号ウォレットを脅かす主要な脆弱性を回避しています。
XMSS（拡張メルクル署名スキーム）を使用して立ち上げられました。これはNISTが認定した最初期のポスト量子署名方式の一つで、量子攻撃に耐えるよう特別に設計され、厳格な検証を受けています。
昨年、プロジェクトはステートフルXMSSからNIST標準化されたSLH-DSA/SPHINCS+（FIPS 205）への移行を発表し、状態管理リスクを排除し開発を簡素化しました。
ステートレスなハッシュベース署名方式への移行は、XMSSと比較してサイドチャネル攻撃への耐性を向上させ、より堅牢なセキュリティモデルを提供し、長期的な信頼性を確保します。「ステートレス化により、QRL Project Zondは取引所やカストディプロバイダーなどの機関パートナーにとって重要なシステムリスクを除去しました」と当時QRLは述べました。
この公開オープンソースプラットフォームは2018年にプルーフ・オブ・ワークとして開始されましたが、近年ではプルーフ・オブ・ステーク（POS）ネットワークへと移行し始めています。
先月、Quantum Resistant LedgerチームはPoSレイヤー1アーキテクチャであるQuantum Resistant Virtual Machine（QRVM）と、Solidityから派生したポスト量子スマートコントラクト言語Hyperionを導入しました。HyperionコントラクトのデプロイにはQRL専用ツールが必要ですが、既存のEthereumツールも最小限の修正で適応可能です。
10年以上前のアーキテクチャをレトロフィットする複雑さを防ぐことで、現在ビットコインやイーサリアムが直面しているようなレガシー移行問題を回避し、最も強力な量子防御を提供します。ウォレット署名、ネットワーク前提、プロトコル設計をポスト量子前提で構築することで、QRLは真に量子ネイティブなブロックチェーンとなります。
QRL 価格チャート
そのネイティブトークンQRLは、時価総額9,660万ドルで、現在1.35ドルで取引されており、過去1年で326％上昇しましたが、2018年1月に記録した最高値4.17ドルからは約67％下落しています（CoinMarketCap）。
このトークンは送金、マルチシグ取引、デジタル資産の作成に使用されます。
2. Algorand (ALGO )
Algorandは量子耐性を念頭に設計されたブロックチェーンネットワークの一つです。コンセンサスメカニズムと署名方式に暗号的柔軟性が組み込まれているため、標準が進化しても基礎となるプリミティブを簡単に置き換えることができ、ゼロからの再構築は不要です。
Algorandが他の量子耐性ネットワークと異なる点は、ニッチな「量子専用」チェーンではなく、決済、トークン化、DeFi、エンタープライズブロックチェーン導入など幅広く利用されている主要なレイヤー1であることです。
AlgorandはCoinbaseからも新時代を生き抜く上で有利と評価されています。ブロックチェーンセキュリティに関する最初の正式評価で、Coinbaseの量子コンピューティング諮問委員会は、今年初めに設立されたエコシステムへの量子コンピューティングの影響を評価し明確な指針を提供するための委員会で、ビットコインのコアインフラは「概ね安全」であり「実際の脆弱性はウォレットレベルにある」と指摘しました。
評価によれば、PoSチェーンは将来の量子コンピューティング攻撃に対してより大きなリスクを抱える可能性があります。これらのチェーンはネットワークの安全性を確保するために使用されるバリデータの署名方式に露出リスクがあり、コアコンセンサスメカニズムの一部を再設計する必要があるかもしれません。ただし、すべてのチェーンが同様に影響を受けるわけではありません。
「Algorandはコンセンサス関連メカニズムと実行層の両方でポスト量子（PQ）署名方式を本番環境で導入した最初のブロックチェーンプラットフォームの一つです」と報告書は述べています。
このブロックチェーンプラットフォームは、完全な量子対応に向けた段階的ロードマップを進めています。コンセンサスレベルでは、ステートプルーフフレームワークがNIST承認のFALCON署名を使用し、ブロックチェーン状態の量子耐性証明を生成します。これは約256ラウンドのブロックヘッダーを圧縮し、ライトクライアントや外部チェーンが検証可能な簡潔な証明書にまとめることで実現されています。
Algorandは実際にFalcon署名の導入でリーダー的存在であり、その実装はチェーン全体の履歴の完全性を将来の量子攻撃から保護しています。
しかし、Coinbaseが指摘したように、コアコンセンサス操作は依然として一部で古典暗号に依存しており、量子攻撃に脆弱です。これらの制限はAlgorandでも認識されており、チームはコンセンサスコアを保護するアプローチを積極的に研究しています。
一方、トランザクション層では、量子安全なアカウントをサポートするための暗号ツールが提供されています。最近、ネットワークはFalcon署名を使用してメインネット上で初のポスト量子トランザクションを実行し、研究段階を超えてライブ資産決済へとポスト量子保護を拡大しました。
ALGO 価格チャート
時価総額9億6,050万ドルのネイティブ通貨ALGOは、上位100の暗号資産にランクインしています。執筆時点でALGOは0.1174ドルで取引されており、過去1か月で39％上昇しましたが、過去1年で49％下落しています。トークンは約7年前の最高値3.28ドルから実質96.4％の価値を失っています。
Algorand（ALGO）への投資に関するすべてを知りたい方はここをクリックしてください。
3. Hedera (HBAR )
最も強力な量子耐性アーキテクチャの一つを持つ別のブロックチェーンがHederaで、完全なポスト量子セキュリティへの明確な道筋を策定しています。
これは、ポスト量子安全なハッシュグラフコンセンサスアルゴリズムから始まり、深いプロトコル再設計やハードフォーク、主要なエコシステム移行の必要性を排除します。署名の置換が比較的容易であることは、Hederaに多くの従来ブロックチェーンに対する大きな優位性をもたらします。
ネットワークのコンセンサス層とインテグリティ層はすでにSHA-384ハッシュやAES-256といった強力なプリミティブを使用しており、量子耐性のセキュリティ前提と整合しています。
HederaはSHA-384を使用してハッシュグラフの履歴をリンクしデータの完全性を検証していますが、BHT量子アルゴリズムが適用されるとセキュリティはやや低下（約128ビット相当）します。それでも安全性は保たれます。一方、TLS内での暗号化通信にはAES-256が使用されており、Groverの量子アルゴリズムが適用されても有効セキュリティは約128ビットに低下しますが、これも安全と見なされています。
Hederaの最大の課題はアカウント署名です。アカウントキーとトランザクション署名に依然としてECDSAとEd25519を使用しており、これらのデジタル署名方式は量子安全ではありません。つまり、将来的に暗号的に重要な量子コンピュータ（CRQC）が登場した場合、ユーザーのアカウント署名は業界全体と同様に露出したままになります。
チームは指摘しています。「Hederaの暗号スタックの一部はすでにポスト量子であるが、他の部分は意図的な移行が必要です。」
ネットワーク署名はライブコンセンサス中に行われ、リアルタイムで合意を形成する上で重要です。これらをポスト量子アルゴリズムにアップグレードすることで、コンセンサスプロセスの完全性が保護され、台帳履歴の長期的な検証可能性が確保されます。
このインフラ変更はエンドユーザーの操作を必要としませんが、トークン操作、転送、スマートコントラクト呼び出しを認可するユーザーキーは、ユーザーだけでなくウォレット、カストディ、SDKメンテナンス担当者との調整が必要です。ポスト量子アカウントキータイプは、ユーザーやウォレットプロバイダーが自分のスケジュールで移行できるようにします。
ポスト量子署名はエンドツーエンドの完全なポスト量子セキュリティの鍵です。Hederaは、NISTが実用的な標準を最終化すれば、これらのアルゴリズムをネットワークに統合すると繰り返し述べています。
Hederaのもう一つの大きな利点は、Google、IBM、Boeingなどからなる39ノードの評議会を含むガバナンス構造です。そのため、セキュリティアップグレードは監査され、展開される際に、ビットコインの対応を遅らせる可能性のある調整混乱を回避できます。
Hederaはまた、SEALSQと提携し、Dilithiumキーをハードウェアに組み込んだ量子耐性チップQS7001を開発しています。
HBAR 価格チャート
ネイティブトークンHBARは時価総額39億4,000万ドルで、暗号通貨ランキングで27位です。価格は現在0.092ドルで取引中、過去1年で53％下落し、2021年9月の最高値0.5692ドルからは84％下落しています。
Hedera Hashgraph（HBAR）への投資に関するすべてを知りたい方はここをクリックしてください。
4. Cellframe
このモジュラー型ブロックチェーンは、ポスト量子セキュリティを基盤にゼロから構築されています。サイバーセキュリティを最優先したアーキテクチャで、Cellframeはセキュリティとスケーラビリティの両方、さらに複雑な分散サービスの実装のためにPQC技術を組み込んでいます。
興味深いことに、このプラットフォームはスマートコントラクトなしでオンチェーンサービス支払いを可能にする条件付きトランザクションを用いたdApp開発をサポートしています。
単に暗号通貨に焦点を当てるのではなく、プロジェクトはdApp、マーケットプレイス、ストレージシステム、エンタープライズインフラを支援しつつ、量子時代でも安全であることを目指しています。
ポスト量子セキュリティのために、CellframeはFalcon、CRYSTALS-Dilithium、ポスト量子鍵カプセル化機構Kyber512など、NIST承認のポスト量子暗号アルゴリズムを採用しています。これにより、ネットワークとその上に構築されたすべてのメカニズムが量子コンピュータの脅威から保護されます。
プロトコルの量子安全機能をさらに強化するため、チームはポスト量子集約Chipmunk署名とNTRU Prime鍵カプセル化機構の研究も行っています。
最近では、プロジェクトはcBTCを発表しました。これはCellframeプラットフォーム上でビットコイン向けに提供される量子耐性ヘッジです。
量子安全な未来に備え、Cellframeはポスト量子暗号対策をソースコードに実装したブロックチェーンへの資産転送を容易にする双方向ブリッジも導入しました。
スケーラビリティに関しては、L0インフラとシャーディングを組み合わせた二層アプローチを採用しています。二層シャーディングは負荷分散を最適化し、第一層はサービスごとの個別ブロックチェーンで構成され、第二層はネットワークを同一セルに分割してトランザクションフローを加速し、混雑を緩和します。
高スループットと異種ネットワークのサポートを念頭に設計されたこのプロトコルは、パフォーマンスボトルネックなしで増大するトランザクション量を処理できます。
CELL 価格チャート
ネイティブ暗号通貨CELLは低時価総額コインで、時価総額はわずか186万ドル、取引価格は0.50ドルです。過去1年で84％以上下落し、2021年3月の最高値7.21ドルからは99％以上下落しています。コインは主に下落傾向ですが、時折短期的な上昇も見られます。最近、CELL価格は0.041ドルから0.095ドルへと急上昇し、わずか2日で131％の増加となりました。
5. IOTA
IOTAがオープンソースの分散台帳および暗号通貨として立ち上げられ、IoT（モノのインターネット）データ伝送の保護を目的としてから、10年以上が経過しました。
しかし、IOTAが量子耐性を持つようになったのは、楕円曲線暗号の脆弱性を緩和するために設計されたハッシュベースの署名方式であるWinternitzワンタイム署名（W-OTS）を早期に採用したことです。
従来のブロックチェーンが標準的なチェーン構造を使用するのに対し、IOTAはスケーラビリティとセキュリティを重視し、IoTインフラと低手数料マイクロトランザクションを支えるために、DAG（有向非循環グラフ）ベースの分散台帳であるTangleを中心に構築されています。
IOTAがハッシュベース署名を使用したことは、ブロックチェーン開発者がポスト量子課題に明示的に対応した最初期の例の一つです。XMSSと同様に、W-OTSは離散対数問題を回避するため、ECCシステムが直面する主要な量子攻撃モデルに抵抗します。
しかし、プロジェクトの課題は、ワンタイム署名がユーザーやウォレット管理に運用上の複雑さをもたらすため、使いやすさとセキュリティのバランスを取ることでした。そのため、2021年にChrysalisアップグレードでEd25519（Edwards曲線デジタル署名アルゴリズム）に切り替え、セキュリティと使いやすさを向上させましたが、量子安全ではありません。
しかし、量子コンピューティングによる新たな脅威を受け、プロジェクトはIOTA Identity v1.7をリリースしました。このアップデートは、デジタルクレデンシャルの完全性と真正性を確保するために、複数のポスト量子デジタル署名アルゴリズムのサポートを追加しています。
According to IOTAの公式発表:
「IOTA Identity 1.7ベータは、現在発行されたクレデンシャルが将来も安全であり続けることを保証します。LINKS Foundationと共同で開発された検証可能クレデンシャル向けのポスト量子およびハイブリッド署名を導入します。また、透明性と鍵管理の簡素化のためにオンチェーンの公開クレデンシャルを追加し、デジタルアイデンティティをより効率的で相互運用可能、実世界での採用に備えたものにします。」
IOTA Identityはデジタルクレデンシャル向けにPQCをサポートしており、特に検証可能クレデンシャル（VC）と検証可能プレゼンテーション（VP）に対し、ML-DSA、SLH-DSA、FALCONといった新しい量子耐性署名方式を使用しています。
従来の署名アルゴリズムと新たに開発されたPQCアルゴリズムを組み合わせることで、チームはハイブリッド署名がスムーズで段階的な移行を可能にすると述べました。これにより、現在の脅威に対して署名を安全に保ちつつ、将来の量子コンピュータ攻撃に対する前方秘匿性も提供します。さらに重要なのは、組織が今すぐ採用でき、実際の環境でPQCコンポーネントを実証できる点です。
IOTA 価格チャート
執筆時点で、IOTAは時価総額2億5,280万ドルで、取引価格は0.0592ドルです。過去1年で70％下落し、2017年12月の最高値5.25ドルからは98.9％下落しています。CoinGeckoによれば、トークンは2026年3月に史上最低値0.05222ドルに達しました。
IOTA（IOTA）への投資に関するすべてを知りたい方はここをクリックしてください。
Conclusion
量子脅威は非常に現実的であり、特にブロックチェーンにとっては、主要なネットワークの多くが依然として楕円曲線署名に大きく依存しているためです。現在銀行、政府、クラウドシステム、暗号ウォレットを保護している数学は永遠に安全であるとは限りません。破壊が到来する前に準備が必要です。
Googleの予測によれば、暗号的に重要な量子コンピュータは予想より早く到来する可能性があり、暗号業界はこの不可避の事態に迅速に対処する必要があります。
ブロックチェーンにとっては、セキュリティアップグレードが社会的合意、プロトコル調整、そしてしばしば政治的に困難なハードフォークを必要とするため、課題はさらに大きくなります。しかし、QRL、Cellframe、IOTA、Hedera、Algorandといったプロジェクトは、量子脅威からの保護へのさまざまな道が可能であることを示しています。
一部は設計段階から量子安全を目指していますが、他はゼロからの再構築なしで大規模な移行が可能であることを示しています。量子耐性がニッチな機能から標準的な期待へと移行する中、最も早く、かつ効果的に適応するプロジェクトが、次のデジタルインフラ時代において安全性を保ち、長期的なユーザー信頼を獲得するでしょう。
