本文介绍了a16z加密团队发布的Jolt zkVM的初始实现及其性能和可用性的改进，包括验证成本的显著降低，集成折叠技术以提升多项式承诺方案和简单性。此外，文章详细描述了Jolt的各项新特性和未来的发展方向，包括对RISC-V的支持、开源贡献者所做的改进与正式验证的进展。
在四月份，a16z 的加密研究和工程团队发布了初步实现的 Jolt，这是一种最先进的 zkVM。从那时起，Jolt 团队和开源贡献者对 Jolt 的性能和可用性进行了几次改进。
性能方面的好消息是，Jolt 的验证器成本大幅下降：从四月份的证明大小超过 MB，降至今天大约 200 KB。进一步减少至 25 KB 也是可能的。
Jolt 降低的验证器成本将在未来几个月进一步带来收益，解锁高效的 folding schemes 以控制证明者空间。将 folding 集成到 Jolt 中将同时带来三个主要特性。Folding 将
- 将证明者的空间保持在几 GB 内，
- 实现零知识性，和
- 产生链上证明。
此外，Jolt 的证明者预计速度提升约 3 倍。这一改善将来自于整合 最近识别的 优化 以改进 sum-check 协议，并更好地利用 在 Jolt 中出现的高度一致的约束系统特性。
Jolt 路线图和愿景的简短视频概述在 这里。自四月份以来完成的改进细节如下。
Rust 标准库支持
在发布时，Jolt 仅支持用 “no-std” Rust 编写的访客程序。工程合作伙伴 Noah Citron 集成了对 Rust 标准库的支持，使开发者能够使用更多现成的 Rust Crates。
RISC-V “M” 扩展
在开源贡献者 Mihir Wadekar 和 Ethan Lee 的帮助下，我们添加了对 RISC-V “M” 扩展的支持，以进行整数乘法和除法。这显著提高了 Jolt 在使用许多乘法或除法的访客程序上的性能，之前这些操作会被编译为冗长的指令序列。
新承诺方案的支持
Jolt 的初步实现使用 Hyrax 作为其多项式承诺方案，尽管 Jolt 架构与任何多线性承诺方案兼容。虽然 Hyrax 提供了良好的证明者性能，但其证明相对较大。开源贡献者 Pat Stiles 和 Ethan Lee 分别集成了 Zeromorph 和 HyperKZG 多项式承诺方案，二者都显著减少了证明大小，仅造成适度的证明者延迟。
更小的开口证明
我们实施了一种基于 sum-check 的协议（最初是在 Nova 中实现）以将多个开口证明减少为一个。这减少了证明大小，并且对于某些多项式承诺方案，也减少了证明者的时间。
“Quarks” 大乘积
开源贡献者 alpeh_v 实现了在 Quarks 论文 中描述的大乘积论证，作为 Jolt 现有实施的 Thaler ‘13 大乘积的替代方案。与 Thaler ‘13 相比，Quarks 大乘积论证以证明者时间为代价产生了更小的证明。
朝着链上验证的进展
Alpeh_v 和 Matteo Mer 还在 Jolt 验证器的 Solidity 实现方面取得了重大进展。完成后，这将允许在任何 EVM 区块链上验证 Jolt 证明。
用于域算术的 AVX-512 库
我们与 Dag Arne Osvik 合作发布了一个 AVX-512 库 以进行 256 位 Montgomery 算术。这可以用来加速 Jolt、Groth16 和其他基于椭圆曲线的 SNARK 的域算术，前提是硬件支持该扩展。这一库将在未来完全集成到 Jolt 中。
正在进行的形式验证工作
由我们的暑期研究项目实习生 Quang Dao 和 Carl Kwan 领导的形式验证工作迄今已经完成了四项任务：
- 建立并验证 RISC-V 在 ACL2 中的形式模型
- 验证 Jolt 中的 “评估表分解” 是否都是正确的（即，验证我们如何将每个原始指令分解为 “子表”的查找，并将结果汇总到指令的输出中）
- 确认 Jolt 中的 “R1CS 约束和查找” 实际上捕捉正确的 RISC-V 语义
- 在 Lean 中形式化 Jolt 多项式 IOP 的完备性和声学性，从其两个关键组件开始：Lasso 和 Spartan
前两项任务已经完成，第三项几乎完成，第四项正在进行中。这些工作的进展已经导致发现了 Jolt 实现中的一些小bug和优化。
即将到来
我们的工作远未结束。我们正在与几个团队和个人贡献者合作推动 Jolt的进展，并且有几个激动人心的改进在进行中，包括：
- 各种 sum-check 证明者优化
- 进一步降低证明大小和验证器成本
- GPU 集成
- 通过 folding 的延续（即，将 Jolt 与 Nova 集成）。
Binius 承诺方案的集成和从 256 位素数域切换到二进制域的工作还在远期计划中。
如果你想要贡献或了解更多关于 Jolt 的 路线图，请联系 @moodlezoup。
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Justin Thaler 是 a16z 的研究合伙人，乔治城大学计算机科学系的副教授。他的研究兴趣包括可验证计算、复杂性理论和大规模数据集的算法。
Michael Zhu 是 a16z crypto 的研究工程师，与研究团队合作编写开源代码，并帮助投资组合公司处理所有与智能合约相关的事宜。在加入 a16z crypto 之前，Michael 在 0x Labs 领导协议开发，为多个区块链架构智能合约，以促进点对点交易。在此之前，他是斯坦福大学的学生，获得计算机科学的学士和硕士学位。
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