QUANTUMGLOW図解
ANZA RESEARCH · 2026.07 · ALPENGLOW WHITEPAPER v1.2

量子コンピュータが来ても、Solanaは速いままでいられるか。

耐量子暗号は安全だが、重い。素朴に置き換えればAlpenglowの速さは死ぬ。Quantumglowはその常識に「ノー」と答えた研究提案です。図とアニメで追いかけましょう。

00 — WHY QUANTUM

なぜ今、量子の話をするのか

量子コンピュータはまだ来ていません。それでも今から準備する理由が、この章で分かります。

DEMO

金庫破りレース:古典 vs 量子

Solanaの秘密鍵を守っているのは「解けない数学」ではなく「解くのに時間が足りない」という事実です。量子コンピュータはその前提だけを壊します。

🤔 まず予想してみよう — 量子コンピュータが得意なのはどっち?
正解は B。Shorのアルゴリズムが壊すのは「楕円曲線」のような数学的な構造です。ハッシュ関数にはこの近道が効きません — この差が、のちにQuantumglowの設計を決めます。
CLASSIC 古典コンピュータ
鍵を片っ端から試す。愚直な総当たり。
試した鍵0
待機中
QUANTUM 量子コンピュータ
Shorのアルゴリズムで、鍵の構造そのものを解く。
解いたビット0 / 256
待機中
💡 アニメの速度は演出です。実機で量子コンピュータがShorのアルゴリズムで因数分解できた最大の数は「21」。256ビット楕円曲線までの距離はまだ遠い、というのがAnzaの見立てです。
DEMO

Qデーはいつ来る?

2026年、GoogleとOratomicの研究で必要な量子ビット数の見積もりが大きく下がりました。Anzaはこれを受けて予測を更新しています。スライダーを動かしてみてください。

ほぼ無視できる
この期間のリスク(Anzaの見立て)
以前の見立て
2026.04 更新後
0%5%10%
Anzaいわく「確率の重みが左(=早い側)に寄った」
💡 Anzaが数字を挙げているのは「5年以内」だけです。2〜3年以内については「リスクはほぼ無視できる」と述べるにとどまり、年ごとの確率は公表されていません。ここではその2点だけを表示しています。
MAP

Solanaのどこが狙われるのか

楕円曲線暗号は、Solanaの4か所で使われています。タップすると、そこが破られたとき何が起きるかが分かります。

SELECT

左のレイヤーを選んでください

この4つのうち、本サイトが追いかけるのは「コンセンサス」です。なおAnzaの2026年4月記事は、ほかにもステーク加重QoSやステーク・投票アカウントなどを移行対象に挙げています。

このサイトの射程

Quantumglowが担当するのは 03 コンセンサス(と 02 の伝播)です。アカウントの移行やプログラム対応は別の物語。ここから先は「投票と証明書を、重い署名でどう成立させるか」だけを追いかけます。

01 — THE SIZE WALL

第一の壁:署名が大きすぎる

Alpenglowは「投票も、シュレッドも、証明書も、1パケットに収まる」という前提の上に建っています。耐量子署名は、その前提を最初に壊しにきます。

DEMO

パケット・テトリス:1232バイトの箱に入るか

Solanaが一度に送れるデータは1232バイト。この箱に署名を落としてみましょう。1つに収まるか、あふれるかで、プロトコルの作りが変わります。

🤔 まず予想してみよう — Falcon-512の署名は、Ed25519の何倍の大きさ?
正解は B。64バイト → 666バイトで約10倍です。しかもFalconは「標準化が進むなかで最小」の選択肢。他の耐量子署名はキロバイト級になります。
署名サイズ
必要なパケット数
1パケットの占有率
上のボタンから署名方式を選んでください
💡 箱の中身は署名だけではありません。実際には投票の内容やヘッダも同居します。つまり署名が箱の半分を占めた時点で、設計の自由度はかなり削られます。ML-DSA・SLH-DSAの数値はNIST標準のパラメータ例で、Anza記事は「他はキロバイト級になり、収まらなくなる」とだけ述べています。また1232バイトという数字自体はSolanaの実装仕様(パケット上限)であり、記事は「票・シュレッド・証明書が1パケットに収まる設計だった」とだけ述べています。
DEMO

その前に:ハッシュ署名は何をしているのか

Axを理解する近道は、ハッシュ署名の仕組みを先に見ることです。使っている道具は「ハッシュ関数」ひとつだけ。そして、なぜ大きくなってしまうのかまで6枚で追いかけます。

横にスワイプできます

💡 なぜ量子コンピュータに強いのか。この仕組みが頼っているのは「ハッシュ関数は逆算できない」という一点だけで、楕円曲線のような数学的な構造をまったく使いません。Shorのアルゴリズムが狙うのはその構造なので、そもそも狙う場所がないのです。Anzaはこれを可能な限り保守的な仮定と表現しています。—— なお⑤⑥の「1ビットにつき秘密値1個」は最も素朴な形(Lamport型)です。実際のXMSSやAxはWinternitzという工夫で数ビットをまとめて扱い、個数を減らします。それでも中身のビット数に比例して膨らむという性質は変わりません。
DEMO

鍵の管理:使い捨てと、束ねる木

仕組みが分かったので、次は鍵をどう扱うかです。ここでAxの工夫①が出てきます。

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💡 木の高さは説明のため8枚の葉にしています。実際は1つの根の下に何千・何万という鍵をぶら下げます。葉が増えても根はずっと1つのままで、増えるのは認証パスの長さ(木の高さ)だけ——これがMerkle木を使う理由です。
DEMO

署名のダイエット:Axはこうして痩せた

Quantumglowは既製の耐量子署名を使わず、Alpenglow専用にハッシュベース署名を仕立てました。名前はAx(Alpenglow XMSS)。3段階で削っていきます。

ワンタイム公開鍵 署名本体 Merkle認証パス

ONE-TIME KEYS — 鍵は使い捨て

XMSS型の鍵は1回しか使えません。同じ鍵で2回署名すると安全性が崩れます。

💡 バーの長さは概念図で、実寸ではありません。Axの正確なサイズはホワイトペーパーv1.2の第5章にあります。ここで見てほしいのは「何が消えたか」です。ハッシュベース署名はハッシュ関数の安全性だけに依存するため、Anzaいわく可能な限り保守的な仮定で最強の耐量子安全性が得られます。
DEMO

工夫②を分解する:なぜ「秘密値1つ」で票になるのか

ダイエットの3段目が一番不思議なところです。中身が空なら署名も空になりそうですが、それでは何も伝わりません。種明かしは「意味は、どの鍵を使ったかに入っている」。4枚で追いかけます。

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💡 根拠:同著者の研究論文(DQS, arXiv:2607.17700)には「ノードはワンタイム署名用の公開鍵を事前に十分交換済みであると仮定する。理想的にはスロットやエポックといったプロトコル内の時刻概念と、メッセージの種類に対応付けておく」とあります。さらに「署名の対象がハッシュより短い場合、ハッシュを通さずビット列を直接署名するほうが効率的」とも述べられており、これが「中身が空なら最小」という話につながります。スロット番号や鍵の割り当て方は説明のための例です。
DEMO

ハンコからリボンへ:ブロックの認証

Alpenglowの伝播層Rotorでは、リーダーがすべてのスライスに署名し、シュレッド1枚ごとに貼り付けます。署名が10倍になれば、この負担も10倍。Quantumglowはハンコを全部はがしました。

🎗 ブロックコミットメント
ブロック全体を1つの短い署名で封をする。Rotorの経路でこれも配る。
24
Alpenglow
Quantumglow

💡 署名の総量は劇的に減りました。ただし当然の疑問が残ります —— 1枚ずつのハンコを外して、偽のシュレッドは防げるのでしょうか。次でその答えを見ます。
DEMO

ハンコを外して、なぜ安全なのか

署名を減らすと弱くなる、と思うのが自然です。Quantumglowは守り方を「1枚ずつ」から「道と封印」に組み替えました。3枚の絵で追いかけます。

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💡 「難しさは変わらない」は論文の主張です。Anza記事は、これらの変更のもとでもリーダーのequivocationはAlpenglowと同程度に困難であることを示した、と述べています。証明の本体はホワイトペーパーv1.2の第5章にあります。
第一の壁:突破

サイズの問題は、署名を減らすことで越えられました。Quantumglowが大きな耐量子署名を送るのは、小さなデータに添えるときだけです。—— しかし本当の難所はこの先。署名は「束ねられない」という第二の壁が待っています。

02 — THE AGGREGATION WALL

第二の壁:署名がまとまらない

サイズの問題は工夫で越えられました。しかしAnzaが「こちらが本当の難所」と書いたのは次の壁です。Quantumglowの中心はここにあります。

DEMO

BLSの魔法と、その消失

Alpenglowの証明書は「何千人が賛成したか」を1パケットで運びます。それを可能にしているのがBLS集約。バリデータ数を動かして、集約がある世界とない世界を比べてみましょう。

🤔 まず予想してみよう — 1000人分の投票を束ねたAlpenglowの証明書。その署名部分の大きさは?
正解は C。何人集まっても署名は192バイトのまま。増えるのは「誰が署名したか」を示すビットマップ(1人1ビット)だけです。この一定サイズこそ、Alpenglowの速さを支えていた土台でした。
600
AlpenglowBLS集約あり
集約できないと全員分を持つしかない
Alpenglow:必要パケット数
集約なし:必要パケット数
BLS集約:ほぼ瞬時 耐量子の集約候補:数秒(記事より)
💡 「集約できないと」の行は、いちばん素朴な見積もりです。実際の耐量子集約の候補(ハッシュベース署名+SNARKなど)はもう少し圧縮できますが、Anza記事によれば署名者数に応じて数十〜数百KBまで膨らみ、集約に数秒かかり、最もコンパクトな案では検証すら遅すぎる。定数サイズの耐量子集約は、現時点で存在しません。
DEMO

確定したノードの手元を覗く

Alpenglowとの違いは「メッセージが1通か5通か」ではありません。証明書という“モノ”が存在しなくなることです。確定した瞬間、ノードの手元に何が残るのか。3枚で比べます。

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この章のいちばん短い要約

結論は渡せない。渡せるのは証拠だけ。——Alpenglowでは「80%が賛成した」という結論そのものを192バイトに詰めて手渡しできました。Quantumglowにはその入れ物がありません。だから各ノードは、他人の結論を受け取るのではなく、証拠を集めて自分で結論に達するしかないのです。

DEMO

同じことを、ネットワークで動かして見る

いま見た違いが、実際のネットワークでどう現れるか。橙の輪で囲んだ1つのノードだけを目で追ってください。それが取り残され、そして救われるまでの3場面です。

投票 証明書(1通で確定を伝える) approval(単独署名の軽量メッセージ) 確定を記録したノード

💡 これは悪条件だけの話です。ここでは意図的に3ノードを通信不調にしています。Anza記事によれば、approvalによる追加の通信ステップが現れるのは深刻な不正やネットワーク障害が起きたときだけ。平常時の挙動は第3章で見ます。ノードの並びやタイミングは概念モデルで、実際のプロトコルの実行そのものではありません。
DEMO

証明書は2つに分かれた:「決める係」と「そろえる係」

この章の答えの核心です。出発点は「Alpenglowの証明書は2つの仕事をしていた」という事実。片方は無傷で残り、片方は作り直しになりました。5枚で追いかけます。

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💡 ここは記事が「詳しく書くには重すぎる」と断った部分です。2種類それぞれが正確にどの条件で点くかはホワイトペーパーv1.2の第5章にしかありません。ブログが保証しているのは「速い方はAlpenglowの証明書と同速」「遅い方が堅牢さを守る」「approval機構が投票と2種類の橋渡しをする」という役割分担までで、上の5枚はその直観を図にしたものです。
CAUTION

⚠️ 「速い / 遅い」がふたつある——混同注意

名前がそっくりですが、別の話です。ここを混ぜると次の章が分からなくなるので、先に整理しておきます。

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左は「票がどれだけ集まったか」で決まる確定までの道の話。Alpenglowにもともとあり、Quantumglowでもそのまま残ります(次章で触ります)。右は「証明書の2つの仕事を誰が担うか」というQuantumglowの新しい仕組みの話。速い道を通っているときも、遅い道を通っているときも、右の2つの証明書は両方働いています。軸がそもそも違うのです。

第二の壁:迂回

Quantumglowは集約と戦いませんでした。戦う代わりに、証明書を送るのをやめたのです。—— では、そこまで作りを変えて、Alpenglowの売りだった速さは本当に残ったのでしょうか。次章で並べて走らせます。

03 — STILL FAST?

それで、速さは守れたのか

署名を替え、証明書の作り方まで変えました。ここまでやって、Alpenglowの売りだった速さは残ったのか。答え合わせをします。

DEMO

前提:投票は2ラウンドあり、1回目と2回目は別の投票

次章の比較の土台になる部分なので、Alpenglowの確定条件を正確に押さえます。1ラウンド目はnotarize投票、2ラウンド目はfinalize投票——票の種類そのものが違います。2つのスライダーを別々に動かしてみてください。

🤔 まず予想してみよう — 耐量子にすると、確定はどれくらい遅くなる?
正解は C。Anza記事によれば、Quantumglowのレイテンシと通信コストはAlpenglowと同等で、平常時は追加ラウンドなしで確定します。では、なぜそう言えるのか。ここから見ていきます。
86%
72%

横にスワイプできます

ALPENGLOW
QUANTUMGLOW
💡 2ラウンド目に進んだからといって、確定が約束されるわけではありません。たとえば1ラウンド目が70%で2ラウンド目が50%なら、finalization証明書は成立せず確定しません。また実際の2つの経路は並行に走り、先にしきい値を越えた方が確定を決めます(このデモは条件を理解するために順番に見せています)。しきい値・経路はQuantumglowでも変わりません。ただしAnza記事が明言しているのは「80%が投票すれば追加ラウンドなしで高速確定できる」という点までです。
DEMO

並べて走らせる:3つの状況で

「遅い道」は異常ではなく設計に織り込まれた経路です。それとは別に、仮定そのものを超えた状況もあります。混ぜずに、3つに分けて見ます。

💡 時間軸は概念図です。②のapproval区間を破線にしているのは、記事が「追加の通信ステップが現れることがある(might appear)」と書いているためで、遅い道なら必ず1区間増えると断定はできません。
MAP

変わったもの、変わらなかったもの

中身は大きく作り替えられました。それでも、外から見た約束は動いていません。

変わったもの
  • 署名方式BLS・Ed25519 → Ax(ハッシュベース)
  • 証明書の扱いネットワークに送る → 各自が記録する
  • 証明書の種類1種類 → 高速型と低速型の2種類
  • シュレッドの認証1枚ずつ署名 → ブロックコミットメント1つ
変わらなかったもの
  • 安全性の仮定20+20モデル。Alpenglowと同じ
  • 活性の仮定Alpenglowと同じ
  • 確定の条件1R目80%/2ラウンド60%。しきい値も経路も同じ
  • レイテンシと通信コストAlpenglowと同等
答え合わせ

速さは守れました。ただしそれは「耐量子署名を頑張って速くした」からではありません。重い署名を使う場面を徹底的に減らし、そもそも集約が要らない形に組み替えた結果です。—— 最後に、何がどう置き換わったのかをまとめます。

04 — TAKEAWAY

まとめ:5つの置き換え

Quantumglowがやったことは、結局のところ5つの置き換えです。それぞれ「何を何に替えたのか」と「なぜそれで速さが保てたのか」を並べて振り返ります。

DEMO

1枚で振り返る:重さはどこへ消えたのか

章をまたいだ話を1本のバーにまとめます。素朴に置き換えた場合から、削られていく順に見てください。

横にスワイプできます

💡 バーの長さは概念図で、実寸ではありません。Axの正確なサイズはホワイトペーパーv1.2の第5章にあります。ここで見てほしいのは順序です——耐量子署名を速くしたのではなく、重い署名を使う場面そのものを削っていったという順序です。
MAP

5つの置き換え

左が Alpenglow、右が Quantumglow。それぞれの下に「なぜそれで速さが保てたのか」を添えています。

STATUS

いまどの段階にあるのか

読み終えたあとに一番誤解されやすいところなので、はっきり書いておきます。

STAGE
研究提案の段階
実装もSIMD提出もまだです。設計はホワイトペーパーv1.2の第5章にあります。
NUMBERS
レイテンシはシミュレーション値
記事のチャートも、本サイトの「130ms→140ms」も実測ではありません。
URGENCY
5年以内に3〜5%
Anzaが示すQデーの見積り。2〜3年ならほぼ無視できる、とも述べています。
なぜ今から準備するのか

確率が低いなら急がなくてよい、とはなりません。合意プロトコルの置き換えは、一般に設計・検証・監査・段階的な移行まで含めて年単位の仕事です。Qデーが来てから作り始めたのでは間に合わない。間に合わせるために、まだ余裕のあるうちに設計しておく——Quantumglowはそういう性質の仕事です。

SERIES

シリーズの中での位置づけ

Solanaの大改修は層ごとに進んでいます。Quantumglowはそのどこに座っているのか。

⚙️
Firedancer
EXECUTION / 実行
トランザクションを処理する部分を、別実装で作り直す
🗳
Alpenglow
CONSENSUS / 合意
確定を12.8秒から100〜150msへ。投票と証明書の作り直し
🛰
DoubleZero
NETWORK / 配線
ノード間の物理的な経路そのものを引き直す
🛡
Quantumglow
RESILIENCE / 備え
合意層の暗号を、量子計算機に耐える形へ入れ替える

Quantumglowはゼロから作り直す提案ではありません。Alpenglowという土台の上に、暗号だけを差し替える形で載ります。だからこそ第3章で見たとおり、安全性の仮定も確定の条件も、Alpenglowから変わっていないのです。

この記事のいちばん短い要約

耐量子署名は重い。だからQuantumglowは、署名を軽くするのではなく、重い署名を使う場面を減らした。——投票の中身を空にして秘密値1個に。シュレッド1枚ずつのハンコをブロック1つのリボンに。そして集約が要らないよう、証明書を「送るもの」から「各自が記録するもの」へ。結果、Alpenglowと同じ速さのまま、依存する仮定は「ハッシュ関数は逆算できない」だけになりました。