Chip lượng tử mới của Google có thể bẻ gãy Bitcoin?

Chip Google giải toán: 5 phút so với 10 triệu tỷ tỷ năm

Vừa qua, Google giới thiệu loại chip lượng tử mới nhất với tên gọi Willow có hiệu suất vượt trội. Sở hữu 105 qubit, chip có thể thực hiện các phép toán phức tạp chỉ trong vòng 5 phút. Trong khi đó, một siêu máy tính hiện đại sẽ cần khoảng 10 triệu tỷ tỷ năm để hoàn thành nhiệm vụ trên.

Chip Willow cũng có khả năng sửa lỗi theo thời gian thực, cho phép duy trì độ ổn định và chính xác ngay cả khi quy mô hệ thống tăng lên.

“Thông thường, bạn càng sử dụng nhiều qubit thì càng có nhiều lỗi xảy ra và hệ thống mất đi các đặc tính lượng tử của mình”, Hartmut Neven, người sáng lập Google Quantum AI, viết trong một bài đăng trên blog.

Willow có thể giảm lỗi “theo cấp số nhân” khi số lượng qubit được mở rộng - gã khổng lồ công nghệ Google cho biết. Điều này “giải quyết được một thách thức quan trọng trong việc sửa lỗi lượng tử mà lĩnh vực này đã theo đuổi trong gần 30 năm”.

Loại chip mới này cũng sẽ giải quyết hiệu quả nhiều vấn đề như nghiên cứu thuốc mới, dự báo thời tiết, tối ưu hóa các quy trình sản xuất và tài chính… Tuy nhiên, cộng đồng crypto đang quan tâm nhất đến việc chip Willow có khả năng “bẻ khóa” bảo mật của các blockchain hàng đầu, đặc biệt là Bitcoin.

Đến hiện tại, Bitcoin vẫn an toàn

Bitcoin sử dụng cơ chế bảo mật dựa trên thuật toán băm SHA-256 và chữ ký số ECDSA để xác thực và bảo vệ các giao dịch. Trên lý thuyết, máy tính lượng tử với sự hỗ trợ của thuật toán Grover và Shor có thể phá vỡ các cơ chế này.

Cụ thể, thuật toán Grover giúp tăng tốc độ tìm kiếm giá trị gốc của hàm băm (hash function) thông qua phương pháp thử sai (brute-force). Thuật toán này sẽ làm giảm một nửa khả năng bảo mật của SHA-256.

Thuật toán Shor có thể vượt qua hệ thống mã hóa ECC, nền tảng của chữ ký số ECDSA, cho phép kẻ tấn công tìm ra private key bằng cách truy ngược lại từ public key. Khi có private key, kẻ tấn công có thể ký giao dịch giả mạo hoặc lấy cắp tài sản trong ví Bitcoin của nạn nhân.

Dù vậy, mối đe doạ này chỉ là lý thuyết, tất cả máy tính lượng tử hiện tại kể cả Willow đều không thể vượt qua cơ chế bảo mật của Bitcoin. Nhiều nghiên cứu (như của Webber và Đại học Sussex) chỉ ra rằng một máy tính lượng tử phải có 13 triệu qubit để làm được điều này, trong khi chip Willow của Google chỉ có 105 qubit.

Do đó, công nghệ lượng tử còn phải trải qua một bước tiến rất dài trước khi có thể gây tổn hại cho Bitcoin.

Đọc thêm: Bitcoin và thị trường crypto hưởng lợi từ các yếu tố vĩ mô.

Nhưng có lẽ Bitcoin không an toàn mãi

Dù những tiến bộ như chip Willow của Google chưa thể phá vỡ SHA-256 hoặc làm gián đoạn mạng lưới Bitcoin, một ngày nào đó công nghệ lượng tử sẽ đủ sức mạnh vượt qua hầu hết hệ thống mã hoá của con người.

Theo Giám đốc bộ phận Trí tuệ nhân tạo lượng tử của Google, trong vòng 10 năm tới, máy tính lượng tử có thể đạt được 4 triệu qubit và giải mã được RSA - hệ thống mã hoá được sử dụng rộng rãi trong dịch vụ tài chính, nhắn tin bảo mật và ứng dụng quân sự.

Nếu RSA bị máy tính lượng tử giải mã, hàng trăm nghìn tỷ USD của các chính phủ và ngân hàng sẽ trở thành miếng mồi béo bở cho các hacker. Cùng với đó, nhiều bí mật quân sự và an ninh quốc gia cũng sẽ bị phơi bày.

Do công nghệ phát triển cực kỳ nhanh chóng, có thể không lâu nữa thuật toán SHA-256 cũng sẽ bị phá giải. Kịch bản này đòi hỏi sự chuẩn bị kỹ lưỡng từ các chuyên gia mật mã trong cả thế giới truyền thống lẫn blockchain.

Viện Công nghệ và Tiêu chuẩn Hoa Kỳ là một trong những tổ chức dẫn đầu việc phát triển các thuật toán mã hoá cho thời đại lượng tử sắp tới. Tổ chức này đang tìm cách tiêu chuẩn hoá hệ thống mật mã dựa trên lý thuyết lưới (lattice-based cryptography) và chữ ký dựa trên hàm băm có thể chống lại thuật toán Grover và Shor.

Khi những thuật toán này được chính thức công bố, các nhà phát triển có thể tích hợp chúng vào Bitcoin, ngành blockchain nói chung và nhiều lĩnh vực quan trọng khác.

Tấn công lượng tử & hành động của Vitalik và Satoshi

Ngoài các tổ chức truyền thống, ngành blockchain cũng đã chuẩn bị để đối phó rủi ro từ máy tính lượng tử. Vitalik Buterin (đồng sáng lập Ethereum) đã đề xuất tích hợp bằng chứng STARK và cơ chế chữ ký Lamport sử dụng chuỗi giá trị băm liên tiếp vào Ethereum, nhằm ngăn ngừa khả năng tấn công lượng tử trên mạng.

Riêng với Bitcoin, từ năm 2010, nhà phát triển ẩn danh Satoshi Nakamoto đã dự liệu về sự sụp đổ của SHA-256. Ông khẳng định SHA-256 là một thuật toán rất mạnh, đủ khả năng bảo vệ Bitcoin thêm hàng chục năm nữa. Tuy nhiên, khả năng này không tồn tại vĩnh viễn vì cuối cùng SHA-256 cũng sẽ bị “bẻ khoá”.

Nếu ngày đó xảy ra (một điều khả thi với sự ra đời của máy tính lượng tử), ông đề xuất rằng: Trước khi bị tấn công, cộng đồng Bitcoin có thể đồng thuận để fork một mạng Bitcoin với hàm băm mới, và Bitcoin sẽ có thể tiếp tục hoạt động bình thường.

Đọc thêm: zk-SNARK là gì mà Vitalik đề cao như công nghệ của tương lai.