背景と特定された課題
伝統的なブロックチェーン上のスマートコントラクトは、特に複雑で大量の取引を処理する際に、実行速度、柔軟性、および効率性の面で制限に直面することがよくあります。Ethereum（イーサリアム）のようなプラットフォームで見られるように、仮想マシン（VM）の制約やガス代（取引手数料）はスケーラビリティを制限し、ユーザビリティを妨げる可能性があります。仮想マシンベースの実行環境に伴うオーバーヘッドは、レイテンシ（遅延）の増大とスループットの低下を招く原因となります。

最適化された実行環境
Qubicは、ネイティブコードに直接コンパイルされるC++機能のサブセットを用いて、マシンコードレベルでの実行環境を設計することによってこれらの制限を克服しています。仮想マシンや中間抽象化レイヤーを排除することで、Qubicはより高い実行速度、計算オーバーヘッドの削減、および効率の向上を実現しています。

この環境は、非常に高い計算需要を持つAIおよび分散型アプリケーションのエコシステムをサポートするQubicにとって極めて重要です。ネイティブコードによるスマートコントラクトの直接実行によって可能になる、より複雑な計算とリアルタイム処理は、将来的にAI機能を統合するための必須要件です。

背景と特定された課題
スマートコントラクトの複雑さが増すにつれて、分散型ネットワーク上での実行に伴うセキュリティリスクも高まります。悪意のあるコントラクトの悪用、コントラクト間の脆弱性、隔離の欠如といった問題は、ネットワークの不安定化を招き、ユーザーに不利益を与える可能性があります（Atzei et al., 2017）。実行環境は、ネットワークへの信頼を提供するために、セキュリティと完全性を保証しなければなりません。

セキュリティ対策
これらのリスクに対処するため、Qubicは各コントラクトの安全で独立した運用を保証することを目的とした、厳格なコントラクトの検証と隔離戦略を採用しています。隔離手法は、不正な相互作用を防止し、コントラクト間の依存関係を減少させることで、一つのコントラクトが他に悪影響を及ぼすリスクを軽減します。

コントラクトを隔離するため、他のコントラクトの関数やデータ、およびコアの内部へのアクセスは、慎重に設計されたプログラミングインターフェース（QPI）を通じてのみ可能となります。さらに、QPIはコントラクト開発において利用可能な唯一の外部依存関係であり、ライブラリの使用は禁止されています。また、コントラクトでは、ポインタ、低レベル配列（境界チェックが欠如しているもの）、プリプロセッサディレクティブなど、セキュリティリスクをもたらすことが知られているC++の機能を使用することはできません。コントラクトが未初期化のメモリにアクセスすることも決してありません。

各コントラクトは、以下のステップで検証される必要があります：

1. 1. コントラクトは特別なソフトウェアツールで検証され、禁止されたC++機能を使用していないかなど、前述の形式的要件に準拠していることが確認されます。
2. 2. コントラクトの機能は、QubicコアのGoogleTestフレームワーク内に実装された自動テストによって広範にテストされなければなりません。
3. 3. コントラクトとテストコードは、少なくとも1人のQubicコア開発者によってレビューされ、高い品質基準を満たしていることが確認される必要があります。
4. 4. Qubicコアに完全に統合された後、コントラクトの機能は複数のノードを持つテストネットワークでテストされ、実際の運用で正常に動作することが示されなければなりません。

この検証プロセスを経た後、コントラクトはQubicコアコードの公式リリースに統合されることができます。

定量的な指標と予測される利益
強固な隔離と検証措置の導入により、潜在的なセキュリティリスクを劇的に低減できると期待されています。コントラクト隔離における業界標準の技術によれば、こうした措置によりセキュリティ侵害を最大95%削減できる可能性があります（Atzei et al., 2017）。高度なセキュリティ技術により、Qubicはユーザーに安全な資産を提供し、ネットワーク運用の完全性を保証することで、安全で高頻度なコントラクト実行を可能にするという目標をサポートします。

ネットワークインフラとスマートコントラクト実行におけるQubicのアーキテクチャは、速度、セキュリティ、およびスケーラビリティを実現します。Qubicは、ベアメタル展開、最適化されたノード間通信、および安全な実行モデルを使用することで、従来のブロックチェーンの問題を解決するように設計されており、分散型インフラにおける新しい基準を確立します。