證明速度快2至3倍 量子抗性zkVM「Lattice Jolt」問世

加密貨幣創投機構a16z（Andreessen Horowitz）發表開源零知識虛擬機（zkVM）新版本「Lattice Jolt」，將證明與驗證速度提升2至3倍，證明大小也縮減到100KB以下。

a16z於9日（當地時間）發布的技術文件指出，Lattice Jolt保留既有Jolt架構，但把橢圓曲線密碼改為格子密碼（lattice-based cryptography）。多項式承諾方式也從原本的「Dory」換成以模數SIS假設為基礎的「Akita」，整體設計以128位元安全等級為目標。

zkVM是用來證明特定程式在虛擬機中被正確執行的系統。開發者不必自行設計複雜的密碼電路，只要撰寫一般程式，就能針對執行結果產生證明。

效能提升的關鍵在於欄位大小的差異。原本以橢圓曲線為基礎的Jolt運作在256位元欄位，Lattice Jolt則以128位元欄位達到相近的安全等級。a16z說明，在同一台筆記型電腦上，既有曲線版Jolt的處理量從每秒約70萬次RISC-V RV64IMAC週期提升到超過100萬次，Lattice Jolt則突破每秒200萬次。

在蘋果MacBook上，搭配Metal GPU加速的Lattice Jolt每秒可證明超過1000萬次週期；僅用CPU時也能達到每秒200萬次以上。a16z並表示，證明者的記憶體用量從每週期約300位元組降到約200位元組。

證明大小方面，Lattice Jolt被列為100KB以下，相較之下，其他被提及作為對照的量子抗性zkVM證明大小介於200KB以上到約600KB以上不等。證明體積愈小，寫入區塊鏈紀錄或透過網路傳輸時的資料負擔也愈低。

同一天，LayerZero也公布Akita的證明大小，依應用情境不同落在65KB至80KB之間，並表示導入Akita後，Jolt的證明時間可縮短2至3倍、記憶體用量約減少一半。這項數據是LayerZero自行公布的結果，是否與a16z所稱100KB以下的數字在相同測試環境下量測，目前尚未確認。

首爾大學電腦工程學系於6月24日公開的研討會資料則顯示，在128位元欄位與特定實驗條件下，Akita的證明大小為106KB、證明時間2.5秒、驗證時間20毫秒。同份資料也提到，若將Akita整合進Jolt，證明時間可望比既有橢圓曲線版本快3倍左右，但這屬於研究層級的效能評估與預期，並不代表實際主網運作表現。

格子密碼是因應量子電腦攻擊、推動密碼轉換的技術路線之一。美國國家標準技術研究院（NIST）已於2024年將格子基礎的ML-KEM、ML-DSA，以及雜湊基礎的SLH-DSA訂為量子抗性密碼標準，不過Akita本身並非NIST標準演算法。

這次公開被視為LayerZero與a16z先前將多項式承諾層換成格子基礎方案的後續進展。a16z並表示，將另外發表為Lattice Jolt加入零知識功能的搭配論文。至於實際導入行動裝置與主網環境的成果，以及長期密碼分析結果，則有待後續公開確認。