Trong những ngày gần đây, đã có một cơn bão truyền thông nhỏ xung quanh thông báo của Google về Willow, máy tính lượng tử mới của hãng và mối đe dọa được nhận thức đối với bitcoin. Hầu hết các phân tích đều cho thấy sự hiểu biết ở mức độ bề mặt đáng chú ý về cách điện toán lượng tử sẽ thay đổi mật mã, cũng như cách bitcoin vẫn kiên cường trước những tiến bộ công nghệ như thế này. Chúng ta sẽ xem xét sâu hơn về điện toán lượng tử và mối đe dọa mà nó gây ra đối với bitcoin. Sẽ có một chút kỹ thuật, nhưng điều này là cần thiết để hiểu được bề mặt và hiểu những phát triển mới nhất này thực sự có ý nghĩa gì.

Nói tóm lại, máy tính lượng tử chắc chắn sẽ cần một sự thay đổi đối với giao thức của bitcoin trong vài năm tới, tương tự như những nâng cấp máy tính được kích hoạt bởi Y2K. Nó có thể sẽ là một bài tập phức tạp và tốn thời gian, nhưng không phải là một mối đe dọa tồn tại đối với chính bitcoin. Và không chỉ bitcoin bị ảnh hưởng, vì những gì chúng ta thực sự đang đối phó là khả năng của máy tính lượng tử trong việc phá vỡ mọi loại mật mã mà chúng ta sử dụng ngày nay trong tài chính, thương mại, ngân hàng và nhiều lĩnh vực khác.

Thật khó để không tự hỏi liệu một số sự hoảng loạn này về sự kết thúc của bitcoin có bắt nguồn từ một kiểu động lực 'nho chua' nào đó. Các nhà phê bình đã lâu nay tránh xa bitcoin - cho dù vì họ không tin rằng nó có thể hoạt động, cảm thấy ghét sự thách thức của nó đối với kiểm soát của chính phủ, hoặc đơn giản là tiếc nuối vì không đầu tư khi nó rẻ hơn - đang nắm bắt tin tức về máy tính lượng tử của Google để dự đoán sự sụp đổ của bitcoin. Những phản ứng này thường nói nhiều hơn về định kiến của những người hoài nghi hơn là về các điểm yếu của chính bitcoin.

🔸Không chỉ là vấn đề của Bitcoin

Máy tính lượng tử Willow của Google có thể thực hiện các phép toán với 105 qubit, và đầu ra của nó được cho là (tính đến thời điểm hiện tại) tương đối chính xác. Mặc dù 105 qubit đại diện cho một bước tiến lớn, việc phá vỡ mã hóa của bitcoin sẽ cần từ 200 đến 400 triệu qubit. Để đạt được khả năng này trong vòng 10 năm, độ sâu qubit lượng tử cần phải tăng hơn 324% hàng năm, điều này nằm ngoài mong đợi.

Tuy nhiên, máy tính lượng tử là một mối đe dọa đối với bitcoin mà chúng ta phải nghiêm túc xem xét, và giao thức của bitcoin sẽ cần được cập nhật sớm hơn là muộn. Các cuộc trò chuyện trong cộng đồng phát triển bitcoin về khi nào và làm thế nào để thực hiện điều này đã bắt đầu. Khi các giải pháp trở nên rõ ràng hơn, một Đề xuất Cải tiến Bitcoin, hay BIP, sẽ được đăng tải trực tuyến để tiếp tục tranh luận và thử nghiệm. Nếu và khi nó được cộng đồng chọn đưa vào giao thức, nó sẽ có hiệu lực ngay khi một đa số các nút bitcoin áp dụng nó.

Tuy nhiên, những thay đổi đến với bitcoin để đáp ứng thách thức này không thấm vào đâu so với những gì sẽ được yêu cầu từ hàng ngàn giao thức và mạng máy tính an toàn khác. Nỗ lực nâng cấp toàn bộ các giao thức mật mã của thế giới có thể sẽ phức tạp hơn nhiều so với việc chuẩn bị cho Y2K.

Tập trung vào cách mà máy tính lượng tử sẽ ảnh hưởng đến tiền điện tử bỏ qua một điểm quan trọng hơn nhiều: Sự kết thúc của mã hóa không chỉ là vấn đề của bitcoin, mà là vấn đề của tất cả mọi thứ. Sự chuyển đổi sang một thế giới sau lượng tử sẽ là một thách thức cơ bản đối với nền tảng của nền văn minh.

🔸Mật mã ở khắp mọi nơi

Mã hóa là nền tảng của cuộc sống hiện đại, hỗ trợ gần như mọi khía cạnh của xã hội dựa trên công nghệ. Các hệ thống tài chính dựa vào mã hóa RSA để bảo vệ các giao dịch ngân hàng trực tuyến, đảm bảo rằng các chi tiết nhạy cảm như số thẻ tín dụng và thông tin tài khoản được an toàn khỏi việc bị đánh cắp. Nếu không có mã hóa, sẽ không có hệ thống ngân hàng.

Các nền tảng thương mại điện tử sử dụng cùng một nguyên tắc để bảo vệ dữ liệu thanh toán khi nó di chuyển giữa người mua và người bán. Nếu không có mã hóa, sẽ không có thương mại điện tử.

Các bệnh viện và nhà cung cấp y tế dựa vào mã hóa để di chuyển hồ sơ sức khỏe điện tử và xử lý thanh toán. Nếu không có mã hóa, sẽ không có hệ thống y tế hiện đại.

Các cơ quan chính phủ sử dụng mã hóa để bảo vệ các giao tiếp bí mật, che giấu các bí mật quốc gia khỏi các đối thủ tiềm năng. Nếu không có mã hóa, sẽ không có an ninh quốc gia.

Các lệnh được mã hóa bảo vệ các thiết bị Internet of Things (IoT), từ ô tô kết nối đến các hệ thống nhà thông minh, ngăn chặn các tác nhân xấu kiểm soát công nghệ hàng ngày. Nếu không có mã hóa, sẽ không có thiết bị thông minh.

🔸Thu hoạch ngay, giải mã sau

Mặc dù chúng ta có thể vẫn còn nhiều năm hoặc thậm chí hàng thập kỷ nữa mới đến ngày kết thúc các phương pháp mã hóa truyền thống, nhưng việc chuẩn bị cho sự thống trị lượng tử đã bắt đầu trong bối cảnh mối đe dọa 'thu hoạch ngay, giải mã sau'.

Một trong những tính năng chính của mã hóa là nó cho phép bạn gửi tin nhắn an toàn qua các kênh không an toàn. Chẳng hạn, khi bạn đăng nhập vào tài khoản ngân hàng của mình trên máy tính tại nhà, mật khẩu của bạn được mã hóa trước khi được gửi qua internet đến ngân hàng của bạn. Trong suốt quá trình, nó có thể đi qua nhiều máy chủ mà lý thuyết có thể lưu và lưu trữ nó. Tuy nhiên, vì mật khẩu được mã hóa, nó sẽ chỉ giống như một chuỗi chữ cái vô nghĩa. Nếu bạn là một tác nhân xấu, bạn sẽ không thể giải mã nó, vì vậy việc lưu trữ nó sẽ là vô nghĩa.

Đó là, trừ khi bạn giữ nó trong nhiều năm, chờ đợi ngày mà bạn có thể giải mã nó bằng một máy tính lượng tử chưa được phát minh.

Loại kiên nhẫn đó có lẽ sẽ không mang lại lợi ích gì cho việc đánh cắp mật khẩu ngân hàng. Giống như nhiều dữ liệu được mã hóa khác, mật khẩu ngân hàng trở nên không liên quan sau một khoảng thời gian nhất định. Mật khẩu được thay đổi, tài khoản bị đóng, người ta qua đời, và các tổ chức ngân hàng ngừng tồn tại. Tuy nhiên, trong một số lĩnh vực, dữ liệu được mã hóa có thể hữu ích nhiều năm hoặc thậm chí hàng thập kỷ sau khi nó được lưu trữ - dữ liệu liên quan đến bí mật nhà nước, hoặc danh sách mật khẩu chính được sử dụng lại trên nhiều nền tảng.

Nếu máy tính lượng tử dự kiến sẽ phá vỡ mã hóa trong vài năm hoặc thập kỷ tới, những kẻ tấn công ở các lĩnh vực nhạy cảm như quốc phòng và tình báo sẽ (và chắc chắn đã) thu thập và lưu trữ tất cả dữ liệu được mã hóa mà họ có thể lấy được, ngay cả khi nó hiện tại không thể giải mã và vô dụng. Đó là lý do tại sao những nền tảng đã được xây dựng cho sự chuyển đổi sang mật mã sau lượng tử.

🔸Mật mã Sau Lượng tử

Mặc dù máy tính lượng tử cuối cùng sẽ phá vỡ các phương pháp mã hóa hiện tại, chúng cũng có thể được sử dụng để phát triển các thuật toán mật mã tiên tiến hơn. Nói cách khác, máy tính lượng tử không báo hiệu sự kết thúc của mật mã, mà là một sự chuyển đổi từ các thuật toán mật mã hiện tại sang các thuật toán mới hơn, bản địa lượng tử.

Mật mã sau lượng tử (PQC) là một lĩnh vực nghiên cứu đang hoạt động, sản xuất những tiến bộ hứa hẹn nhằm bảo vệ hệ thống chống lại các mối đe dọa lượng tử trong tương lai trong khi vẫn giữ nguyên các nguyên tắc cơ bản của an ninh mật mã. Bitcoin, và mọi thứ khác, sẽ cần phải sử dụng những tiến bộ trong PQC để duy trì tính toàn vẹn của nó.

Nền tảng của PQC nằm ở những vấn đề phức tạp mà máy tính lượng tử không phù hợp để giải quyết. Không giống như mật mã hiện nay, dựa vào một khái niệm toán học gọi là 'vấn đề logarit rời rạc' và phân tích số nguyên - cả hai đều có thể bị giải quyết hiệu quả bởi một máy tính lượng tử đủ mạnh - các thuật toán PQC được xây dựng trên các khuôn khổ hoàn toàn khác. Những khuôn khổ này bao gồm mật mã dựa trên lưới, phương trình đa biến và chữ ký dựa trên băm, tất cả đều cho thấy hứa hẹn đáng kể trong việc chống lại các cuộc tấn công lượng tử.

🔸Thời gian cho Mật mã Sau Lượng tử

Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST) đã đi đầu trong nỗ lực này, phối hợp một sáng kiến toàn cầu để tiêu chuẩn hóa PQC. Sau nhiều năm đánh giá nghiêm ngặt, NIST đã công bố một tập hợp các thuật toán ứng viên cho các tiêu chuẩn mật mã sau lượng tử vào năm 2022, tập trung vào việc triển khai thực tiễn và khả năng áp dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp.


Mặc dù việc chuyển đổi sang PQC sẽ phức tạp, nhưng nó đã bắt đầu hình thành. Bản ghi Nhớ Quốc gia 10 (NSM-10) đã đặt ra ngày mục tiêu vào năm 2035 để chuyển đổi các hệ thống liên bang sang các phương pháp mật mã chống lại lượng tử. Tuy nhiên, một số hệ thống dễ bị tấn công 'lưu ngay, giải mã sau', chẳng hạn như giao tiếp của chính phủ hoặc giao dịch tài chính an toàn, có thể cần phải áp dụng sớm hơn do hồ sơ rủi ro cao hơn của chúng. NIST khuyến nghị ưu tiên các sơ đồ thiết lập khóa chống lại lượng tử trong các giao thức như TLS và IKE, những giao thức này hỗ trợ giao tiếp an toàn trên internet.

Con đường phía trước cho PQC không chỉ bao gồm việc cập nhật các tiêu chuẩn mật mã mà còn đảm bảo tính tương thích với các hệ thống hiện có. Đây là một nhiệm vụ khó khăn, trong bối cảnh các ứng dụng đa dạng của mã hóa trên nhiều ngành, nhưng là điều cần thiết để duy trì niềm tin trong thế giới kỹ thuật số, kết nối của chúng ta. Khi NIST tiếp tục làm việc với giới học thuật, ngành công nghiệp và chính phủ, việc áp dụng rộng rãi PQC sẽ là một bước quan trọng trong việc bảo vệ internet cho tương lai.

\u003cc-72/\u003e