Googleは、ポスト量子アルゴリズムを使用する従来の証明書に伴う帯域幅および性能上の負荷をTLS接続にかけることなく、量子コンピューターがもたらす可能性のある脅威に耐えられるHTTPS証明書を開発する、Chrome向けの新たなプログラムを発表した。同社は他のパートナーと協力し、IETFのPLANTSワーキンググループの取り組みと並行して、Merkleツリー証明書（MTC）として知られるこの方式を開発している。
この取り組みは、TLSエコシステムが実際的な課題に直面している時期に行われる。量子コンピューティング耐性暗号のアルゴリズムはより大きなデータを生成するため、接続の確立時に必要となるX.509証明書チェーンのサイズが増大する可能性がある。これは、特に証明書の透明性（CT）の要件を適用する場合に顕著になる。
Merkleツリー証明書の仕組み
従来の公開鍵基盤における大規模で連鎖した署名の系列に依存する代わりに、MTCは圧縮されたMerkleツリー証明を使用する。このモデルでは、認証局（CA）が確率的に数百万件の証明書を表す単一のツリーのルートを署名し、ブラウザーはサイトの証明書がそのツリーに含まれていることを証明する軽量な証明だけを送信する。
Googleは、この設計により、従来のX.509証明書チェーンによって生じる可能性のある大きな帯域幅上のペナルティなしに、強力な量子コンピューティング耐性のあるアルゴリズムを使用できると考えている。また、この設計は暗号アルゴリズムの強度とユーザーに転送されるデータ量を分離し、TLS処理における認証データを最小限に抑えることを目指している。
このモデルでは、透明性が発行プロセスにおいて中心的な位置を占める。証明書は公開ツリーに登録されなければ発行できないためである。これにより、現在の証明書透明性エコシステムに関連するセキュリティ特性が設計の一部となり、TLS処理に同じ負荷を追加することなく実現される。
Chromeの段階的な展開計画
Chromeはすでに実際のインターネットトラフィックを使ったMTCのテストを開始しており、Googleによると、展開は3段階で進められる。
- 第1段階、実施中：GoogleはCloudflareと協力し、MTCを使用するTLS接続の性能と安全性を測定する実現可能性調査を行っている。テスト中、すべてのMTC接続は、信頼された従来のX.509証明書によって裏付けられる。これにより、接続の安全性や安定性を危険にさらすことなく、性能を測定し、発行の信頼性を検証するためのフォールバック経路が提供される。
- 第2段階、2027年第1四半期：Googleは、2026年2月1日以前にChromeで少なくとも1つの利用可能なログを運用していたCTログ運用者に、MTC公開ツリーの初期展開への参加を呼びかける予定である。
- 第3段階、2027年第3四半期：Googleは、量子コンピューティング耐性を備えたChromeのルートストア（CQRS）およびMTCのみをサポートする対応ルートプログラムに、追加の証明書発行者を参加させるための要件を定める。このプログラムは、移行を段階的に管理するため、既存のChrome Rootプログラムと並行して運用される。
並行する信頼基盤と提案されている変更
Googleによると、第3段階では、一部の保護機能を低減する選択肢もサイトに提供される。これにより、量子コンピューティング耐性証明書だけを使用したいサイトは、その選択肢に従えるようになる。同社は今後もIETFおよびC2SPへの参加を続け、実験から得られた教訓が標準策定作業に反映されるようにするとともに、関連する標準変更をChromeがサポートできるようにする。
Googleは、将来のTLS基盤に向けた複数の方向性を提示している。これには、安全な接続の確立に必要な要素の簡素化、ACMEだけに依存するワークフローの採用、従来のCRLリストに代わる証明書失効状態の報告方式の更新が含まれる。後者では、鍵の侵害事例に重点が置かれる。また、ドメイン管理の再現可能な検証も検討しており、管理の証拠を公開かつ恒久的に利用可能にして、独立した検証を可能にすることを目指している。
その他の方向性として、MTC発行者を受け入れる際の運用上の卓越性の優先、年次監査機能だけに依存するのではなく、継続的で検証可能な外部監督の発展が挙げられる。同時に、GoogleはChrome Root Storeの既存パートナーを引き続き支援し、ルートをローテーションして、量子コンピューティング耐性を持たないチェーンがプログラムのポリシーに適合し続けられるようにする。同社は、量子コンピューティング耐性アルゴリズムを使用する従来のX.509証明書について、Chrome Root Storeには掲載されない、プライベートな基盤内でのサポートを2026年後半に予定している。