Une signature à usage unique (Lamport, Winternitz) révèle des préimages de hachage choisies par le message : chaque clé ne peut donc signer qu’une fois. Les arbres de Merkle authentifient de nombreuses clés publiques à usage unique sous une seule racine : les schémas avec état (LMS, HSS, XMSS, XMSS^MT) utilisent chaque feuille une seule fois et doivent conserver durablement la liste des feuilles utilisées ; SLH-DSA choisit les feuilles de façon pseudo-aléatoire et ajoute une couche à usage limité (FORS), si bien qu’aucun état n’est nécessaire, au prix de signatures bien plus grandes.
Leurs hypothèses sont les plus prudentes de toutes les options post-quantiques, d’où leur usage privilégié pour les racines de confiance à longue durée de vie : CNSA 2.0 exige LMS ou XMSS pour la signature des logiciels et des micrologiciels. Avec les schémas avec état, le risque est opérationnel : restaurer une clé depuis une sauvegarde, ou la cloner sur plusieurs HSM, peut conduire à réutiliser une clé à usage unique et ruiner la sécurité.