GoogleのWillow量子技術のブレークスルーがBitcoinのセキュリティに新たな疑問を投げかける
Google Quantum AIは2026年10月15日、自社のWillow超伝導プロセッサが、ユニバーサル誤り耐性計算に必要な特殊な量子リソースであるマジックステートの準備において、エラーを約40倍削減したと発表しました。この結果はScienceに掲載され、チップの105キュービットのうち最大54個を使用して、品質チェック後の保持されたステートの論理的忠実度が99.99％に達しました。マジックステートは、古典的な誤り訂正回路では効率的に供給できない非クリフォード演算を可能にします。従来の精製手法は、将来のマシンの容量の大部分を消費すると長年予測されており、その推定値は90〜95％に達することもあります。栽培法は、協調した測定を通じてノイズの多い入力をフィルタリングし、失敗した試行を排除することで、より高純度なステートを残し、それらをより大きな表面符号エンコードに接続できます。
この進展は、Bitcoinの秘密鍵を即座に回復する能力を生み出しません。現在のエラー率は、実用的な暗号解析に必要なレベルと比較して依然として数桁高く、準備試行の成功率が約8％にとどまることから、依然として工学的な制約が存在していることが示されています。しかし、この実証はこれまで主に理論的に検討されてきた手法の有効性を確認し、暗号的に関連する量子コンピュータの設計における最大のリソースオーバーヘッドの一つを削減しました。Googleの研究者による2026年3月の別途モデル化では、Bitcoin署名の基盤となる256ビット楕円曲線離散対数問題を解くには、指定された前提条件下で超伝導ハードウェア上で1,200個未満の論理キュービットと50万個未満の物理キュービットが必要となり、一部の攻撃回路は数分で完了すると示唆されています。状態準備の改善とリソース推定の低下という組み合わせにより、既にオンチェーンに公開鍵が存在するBitcoinアドレスへの注目が高まっています。
Google Quantum AIの実験では、マジックステートの栽培が実際の超伝導ハードウェアで機能することが実証されました。研究者は、Willowプロセッサの小さな領域にノイズの多い初期状態を注入し、エラーを検出するように設計された繰り返しの協調測定を適用しました。失敗した試行は除外され、すべてのチェックを通過した約8％の試行において、論理的忠実度が少なくとも0.9999の栽培済みTステートが生成されました。このプロトコルは、栽培されていない基本的な注入と比較して、エラーを約40倍削減しました。この研究では、距離3のカラーコードから距離5のサーフェスコードへ純化された状態を移すコードスイッチングステップも含まれており、栽培された状態がより大規模な計算に適した符号化へ移行しても生存できることを示しました。これらのステップには、これまでベンチマークの妥当性を損なっていた電気的ドリフトや温度変動などの実験室ノイズ源に対処するための新しい計測技術が必要でした。
この結果は長く認識されてきたボトルネックに対処しています。Shorアルゴリズムなどのアルゴリズムに不可欠な非クリフォードゲートは、標準的なスタビライザー操作だけでは生成できない高品質なマジック状態を必要とします。以前のリソース分析では、これらの状態の精錬がフォールトトレラントアーキテクチャにおける主要なコスト要因とされてきました。Willow実験は、現在のハードウェア上で使用可能な忠実度を栽培によって実現できることを示し、状態準備のオーバーヘッドを大幅に削減できるという理論的予測を実証的に裏付けています。Googleの研究者たちは、物理的ノイズのさらなる低減により、栽培された状態のエラーレートが立方的に改善され、次世代ハードウェアごとの利得が拡大すると指摘しています。しかし、この実証は依然として規模が限定的であり、著者自身も、この手法が大規模マシンに実用化されるには、より大規模な栽培がまだ示される必要があると強調しています。
ショアのアルゴリズムは、理論的には、Bitcoinのデジタル署名を保護する楕円曲線離散対数問題を解決できる。このアルゴリズムをエラー訂正ハードウェアで実行するには、非クリフォード演算を含むユニバーサルゲートセットが必要である。マジック状態は、標準的なフォールトトレラント構成下でこれらの演算を可能にする消費資源である。公開鍵が知られれば、十分に強力な量子コンピュータが最適化された回路を実行することで、対応する秘密鍵を復元し、Bitcoinネットワークが真正と認める有効な署名を生成できる。2026年3月のGoogleのリソース推定によれば、このような回路は1,200個未満の論理キュービットと約9,000万のトフォリゲートで構成され、彼らの超伝導仮定に基づけば、物理キュービットは50万個未満、実行時間は数分で済む。
マジック状態の品質は、必要なマシンのサイズと速度に直接影響します。準備された状態のエラー率が低ければ低いほど、それらを生成・精製するために割り当てる物理的ハードウェアの数量が減り、攻撃自体の算術演算にリソースを割く余地が生まれます。したがって、Cultivationの実験的成功は、最もコストの高い準備ステップの一つをより効率的にできるという点で、より低いリソース数値の信頼性を高めます。現在の忠実度は約10,000回に1回のエラーですが、大規模な暗号解析に必要とされる通常の約100億回に1回のエラーとはまだ大きく離れています。しかし、進展の方向性は明確です。状態準備における1つ1つの検証された改善が、今日の実験室デバイスと暗号的に関連するシステムとの間の工学的道筋をより確実にしています。
2026年3月末に公開された論文で、グーグルの研究者と共同研究者は、256ビット楕円曲線離散対数問題を解くための更新された回路構成とリソース推定を発表した。一つの設計では1,200個未満の論理キュービットと9,000万個のトフリゲートを使用し、もう一つの設計では1,450個未満の論理キュービットと7,000万個のトフリゲートを使用した。この研究で述べられた超伝導ハードウェアの前提条件下では、両方の設計は50万個未満の物理キュービットを持つマシンにマッピングされる。これらの推定値は、以前の一部の予測（数百万個の物理キュービットを必要とするとしていた）と比較して約20分の1の削減を示している。また、実行時間の短縮により、公開鍵がメムプールに表示された後、Bitcoinの平均10分間のブロック間隔内に「オンスペンディング」攻撃が完了する可能性も高まった。
これらの数値はモデルに依存しており、エラー率、接続性、マジック状態生成率に関する仮定に基づいています。これらは既存のハードウェアを説明するものではありません。Willow自体は105個の物理的キュービットを含んでいます。しかし、このモデリングにより、アルゴリズム的およびアーキテクチャ的な改善が、これまで想定されていたよりもはるかに急激に、暗号的に関連する量子コンピュータの規模を縮小できることを示しました。10月の栽培結果をこの背景に照らして読むと、キュービット数の減少とより効率的な状態準備の組み合わせにより、現在の実験的システムと暴露されたBitcoin鍵を脅かす可能性のあるマシンとの間の予測される差が狭まっています。
Bitcoinアドレスは、その公開鍵がブロックチェーン上に現れた時点で量子攻撃に脆弱になる。早期のPay-to-Public-Key出力は、作成時に公開鍵を明らかにする。一度でも送金されたことのあるアドレスは、その公開鍵を永続的にブロックチェーン上に残す。最近のオンチェーン分析によると、このような露出した状態で保有されているBitcoinの総量は、約670万～700万BTC以上に達しており、正確なスナップショットや分類方法によっては、循環供給量の約3分の1に相当する。P2PKおよび特定のTaproot出力からの構造的露出が大きな割合を占め、アドレスの再利用が残りの大部分を占める。
リスクは非対称です。これまで取引を送信したことがなく、未使用の現代的なBECH32アドレスは、最初の送金まで公開鍵を非表示に保ちます。最初の送金が発生すると、鍵が可視化され、そのアドレスは長期間露出カテゴリに加わります。したがって、アドレスを再利用するか、早期の出力制御権を持つ保有者は、適切な量子マシンが存在した場合、より長いリスク期間にさらされることになります。絶対数は週ごとに取引活動に応じて変動しますが、2026年を通じて、セキュリティ研究者、預かり機関、業界連合の注目を集めるほど全体的な規模は依然として大きいままです。
ペイ・トゥ・パブリック・キー・スクリプトタイプでマイニングされた最古のBitcoin出力は、受信者の公開鍵を出力スクリプトに直接記載します。サトシ・ナカモトによる初期マイニングと広く関連付けられている約110万BTCが、このような出力に存在しています。これらの鍵は2009年、またはその直後からブロックチェーン上で可視化されています。この公開が存在するためには所有者のさらなる行動は必要なく、情報はすでに公開され、永続的です。これらのコインを移動するには、対応する秘密鍵からの有効な署名が必要です。もし鍵が紛失している場合、通常の条件ではこれらのコインを移動することはできません。
この種類の露出は、支払い時にのみ公開鍵を明らかにする現代的なアドレスタイプとは異なります。最も古いコインについては、「長期露出」の時計は15年以上前に動き始めています。セキュリティ分析では、これらの保有資産を、将来の暗号的に関連する量子コンピュータが新しいトランザクションを待たずにターゲットにできる最初の資産の一つと見なしています。同様の永続性は、未使用のまま残っているその他の初期のP2PK出力にも適用されます。高い可視性と潜在的な不活性の組み合わせにより、実用的な攻撃能力が存在しないにもかかわらず、サトシ時代の供給量は量子リスクに関する議論の焦点となっています。
ウィローで生成された栽培された魔法の状態は、保持された試行において1万回に1回程度のエラー率を達成している。Bitcoin規模の楕円曲線鍵の暗号解析には、一般的に100億回に1回程度の魔法の状態エラー率が必要と推定されている。この差は約6桁の規模である。報告された実験では、準備試行の約8％しか品質フィルターを通過しなかったため、実用可能な状態の有効生成率は試行回数よりもはるかに低い。Googleの研究者は、物理的ハードウェアのノイズをさらに低減すれば、栽培された状態の忠実度が立方的に向上すると示唆しているが、そのような改善はまだ必要なスケールで実証されていない。
これらの数値的な現実により、現在のところ脅威は理論的なままである。既存の量子プロセッサでは、公開鍵からsecp256k1秘密鍵を復元するために必要な全操作シーケンスを実行できない。Willowの結果は全体のスタックの一部のコンポーネントを改善したにすぎず、完全なフォールトトレラントマシンを提供したものではない。そのため、この分野を追跡するアナリストたちは、最前向きなロードマップでも暗号的に関連する量子コンピュータは数年先だと引き続き述べており、次々と実験的な成功が以前のタイムラインを短縮する可能性があることも認めている。
培養実験で観測された8パーセントの保持率は、準備試行の大部分が廃棄されることを意味する。毎秒数十万個の高品質マジック状態を消費する完全な暗号解析回路に必要な体積において、このような低収率は、スケールアップや物理的エラー率の改善によって受容率が大幅に向上しない限り、大きなオーバーヘッドをもたらす。本実験では最大54量子ビットを使用した。リソース推定で想定されている数十万個の物理量子ビットに同じプロトコルを拡張すると、ハードウェア上でまだ解決されていない校正、接続性、エラー相関の新たな課題が生じる。
Google自身による結果のコメントでは、実用的な量子コンピューティングにおける培養が現実的と見なされるには、さらに大規模な実証が必要であると強調されています。これらの実証が成功し、受容率が向上するまで、この手法から見込まれるリソース節約は仮定にとどまります。実験室でのマイルストーンは現実的かつ重要ですが、それを暗号的に関連するマシン向けの製造可能サブシステムに変換することは、別個で大きなエンジニアリング課題です。
Bitcoin開発者は、BIP-360などの提案を含む、量子後時代のアドレス設計を検討しています。これらの設計は、公開鍵がオンチェーンに表示されるタイミングを遅らせることで、新しく生成された出力の露出プロファイルを変更します。実装にはソフトフォークとネットワーク全体の広範な合意が必要です。2026年10月中旬現在、これらの提案はアクティブなコードではなく、議論およびドラフト段階にとどまっています。経済活動の大部分が恩恵を受けるためには、ウォレットソフトウェアおよびインフラプロバイダーも新しいフォーマットを採用する必要があります。
Bitcoinのコンセンサスプロセスの意図的な遅さは意図的なものです。コンセンサスルールの変更はシステム全体へのリスクを伴うため、広範なレビューが行われます。ウィローの栽培結果を含む次々と現れる量子マイルストーンの出現は、活性化に必要な技術的・社会的要件を変えることなく、そのレビューの緊急性を高めています。その間、リスクを軽減したい保有者はアドレスの再利用を避け、一度も使用されたことのない新しいアドレスに資金を移動することで、公開鍵が可視化される期間を制限できます。
2026年にQuantum Allianceの下で設立された複数の企業の連合が、Bitcoinおよびその他のネットワークに対するポスト量子耐性の共通アプローチを開発しています。預託機関、取引所、セキュリティ企業は、露出している供給と移行経路の分析を公開しています。一部の企業は、標準やプロトコル対応が成熟した後、ポスト量子署名スキームをサポートするための内部ロードマップの策定を開始しています。これらの取り組みでは、脅威を長期的なものと見なしつつ、ソフトフォークの有効化、ウォレットの更新、ユーザーの移行に要する時間を考えると、現在の準備を正当化するのに十分な重要性があると判断しています。
業界全体の調整は、リスク許容度の違いや正確なタイムラインに関する不確実性によって複雑化しています。大量の顧客資金を管理するエクステンティティは、準備ができていることを示す圧力を受けやすく、一方で個人の保有者は自らのアドレス管理を継続して行う能力を維持しています。供給の相当な割合において公開鍵の露出がすでに発生しているという共通の認識により、議論は抽象的な暗号学から具体的な運用計画へと移行しています。
2026年3月のモデル化で予測された速度で、暗号的に関連する量子コンピュータが最終的に実現した場合、攻撃者はメムプール内の公開鍵を観測することで、理論的には秘密鍵を復元し、元の送金が確認される前に競合するトランザクションをブロードキャストすることが可能となる。Bitcoinの平均10分間のブロック間隔は限られた時間枠を提供する。より速い量子実行時間はその時間枠を縮小し、高額な振替に対する確認時間の短縮や、鍵の露出をさらに遅らせるプロトコル変更などの防御策の優先度を高める。
現在のハードウェアは必要なパフォーマンスに遠く及ばないが、モデル化によりこのシナリオは公式なリスク議論の一部となっている。オンスペンディング攻撃に対する防御策は、長期間露出した休眠コインに対するそれとは異なる。前者は運用上の実践と最終的なプロトコルアップグレードで軽減できるが、後者は所有者が攻撃が現実的になる前に資金を移動できる能力に依存する。したがって、ハードウェアの能力がまだ理想段階であるにもかかわらず、両方のリスクカテゴリが検討されている。
Googleは、Willowのようなデバイスの基本的な物理的ノイズを低減することで、培養されたマジック状態のエラー率が立方関数的に改善されると予測しています。したがって、物理的エラー率を半分にする各世代は、準備された状態の品質を大幅に向上させる可能性があります。回路設計とデコードにおけるアルゴリズムの洗練と組み合わせることで、これらの累積的効果は、今後も進展が続く場合、次世代の10年以内に暗号的に関連するマシンが登場するという楽観的な予測の基盤を形成しています。
悲観的な予測は、実験室でのデモンストレーションと大規模な耐障害システムの間にある多くの未解決の工学的課題を挙げながら、同じマイルストーンをさらに先の未来に置き続けている。ウィロー栽培の結果自体が、そのトレジャクトリー上の1つのデータポイントを提供している。これは、かつて理論的な手法が現在のハードウェア上で機能することを確認し、さらなるノイズ低減が状態品質に大幅な向上をもたらすという前提を裏付けている。観測されたスケーリングがより多くのキュービット数で継続するかどうかが、残されたギャップがどの速さで埋まるかを決定する。
個々のBitcoin保有者は、アドレスを再利用せず、早期または以前に使用された出力からコインを、これまで支払い取引に登場したことがない新しいアドレスに移動することで、資金の長期露出リスクを制限できます。このような実践は量子リスクを完全に排除するものではありませんが、既に公開されている公開鍵の範囲を縮小し、将来的な攻撃者が利用できる時間を短縮します。預かりサービスやハードウェアウォレットのソフトウェアは、このセキュリティ対策を標準的なガイドラインとして強調しています。一方、制御キーを紛失した場合、または所有者がコインを移動することを望まない、またはできない場合、大規模な未使用保有額はより難しい問題となります。
プロトコルレベルの移行パスは、ポスト量子署名方式が標準化され、有効化された時点で、より強力な暗号保護を提供するようになります。それまでの間、最も即座に実践的な対策は、既存のブロックチェーン上の公開鍵の可視性を制御することです。Willowの結果は、このアドバイスを変えるものではありません。むしろ、積極的な対策を講じられる期間が有限であることを強調するものです。その期間の正確な長さは不明ですが。
暗号的に関連する量子コンピュータが登場する正確な年については、合意が存在しない。3月のリソース推定や10月の培養デモを含む、次々と達成された実験的マイルストーンを楽観的に評価すると、実用的な能力は2030年代前半から中期に達すると見られている。一方、より慎重な評価では、キュービット数、エラーレート、接続性、システム工学においてまだ残されている距離に注目している。明確な日付が存在しないからといって、準備の動機がなくなるわけではない。ソフトフォークの有効化、ウォレットのアップグレード、そして露出しているコインの移行には、数年にわたる協調的な作業が必要である。
ハードウェアの脅威がまだ遠い段階でその対策を開始するというアプローチは、業界参加者の増加するグループによって採用されています。Willow実験は、突然の転換点ではなく、数年にわたる進展の一つのデータポイントです。これは重要な技術を検証し、文書上では大きなリソースオーバーヘッドを削減し、楕円曲線暗号の長期的なセキュリティを継続的に注視しています。Bitcoinの対応は、最終的なプロトコルアップグレードの速度と品質、および既に存在するリスクに対してホルダーとキュレーターがどれだけ行動するかによって評価されます。
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2026年10月にGoogleはWillowプロセッサで具体的に何を実証しましたか？
Google Quantum AIは、105量子ビットのWillow超伝導チップ上で「マジックステート栽培」と呼ばれる技術を実行したことを示した。このプロトコルは、栽培なしのベースラインと比較して、準備された状態のエラーを約40倍削減し、品質チェックをすべて通過した約8％の試行において、99.99％の論理的忠実度を持つT状態を生成した。この実験では、栽培された状態をより大きな表面符号エンコードに成功裏に振替することも含まれている。この成果は、雑誌Scienceに掲載され、数年前に理論的に提案された栽培手法の初のハードウェア実証となった。
この結果は、今日でもBitcoinの秘密鍵を復元できることを意味するのでしょうか？
いいえ。達成されたエラー率は、Bitcoinの楕円曲線署名に対する実用的な攻撃に必要なレベルよりもまだ約百万倍高いです。Willow自体は105個の物理的キュービットしか持たず、リソース推定で想定されている数十万個に遠く及びません。この実証は、将来的な誤り耐性マシンの1つのコンポーネントを前進させたにすぎず、secp256k1キーに対してShorのアルゴリズムを実行できる完全なシステムを提供したものではありません。
現在、どの程度のBitcoinが量子攻撃にさらされていると考えられていますか？
2026年に実施されたオンチェーン分析によると、総額は約670万〜700万BTC以上、つまり循環供給量の約3分の1に達すると推定されています。これは、正確なスナップショット日や分類基準によって異なります。この数値には、早期のペイ・トゥ・パブリック・キー出力や、支出や再利用によって公開鍵が可視化されたアドレスが含まれます。この数値は取引活動に応じて変動しますが、最近の測定では常に大きな規模を維持しています。
なぜ最古のBitcoin保有が特に懸念されるのですか？
早期のペイ・トゥ・パブリック・キー出力では、受信者の公開鍵が出力スクリプトに直接記録されます。したがって、最も初期のマイニングパターンに関連する約110万BTCの公開鍵は、15年以上にわたりブロックチェーン上に可視化されています。これらの鍵は後から隠すことはできません。今後、楕円曲線離散対数問題を解ける能力を持つマシンが登場した場合、新たなトランザクションで鍵が明らかになるのを待たずに、これらの鍵をターゲットにできます。
ロングエクスポージャーとショートエクスポージャーのリスクの違いは何ですか？
長期露出リスクは、すでにブロックチェーンに永続的に記録された公開鍵に適用されます。短期露出リスクは、支払いがブロードキャストされるまで公開鍵を明らかにせず、トランザクションが確認されるまでのみ脆弱性を持つ現代的なアドレスに適用されます。暗号的に関連する量子コンピュータが存在した場合、長期露出した鍵は攻撃者に本質的に無制限の時間を与えますが、短期露出した鍵はメモリープールから確認までの時間しか与えません。
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