Cẩn thận với Bitcoin: Máy tính lượng tử phá vỡ mã hóa có thể đến gần hơn so với dự kiến, theo Caltech

Tóm tắt nhanh

• Các nhà nghiên cứu của Caltech cho biết máy tính lượng tử có thể chỉ cần 10.000–20.000 qubit để bẻ khóa mật mã hiện đại.
• Công trình mô tả một phương pháp sửa lỗi mới cho các máy tính lượng tử trung tính- nguyên tử.
• Bước tiến này có thể đẩy nhanh mốc thời gian đối với các cỗ máy có khả năng chạy thuật toán Shor, thuật toán này đe dọa mật mã được sử dụng rộng rãi.

Các máy tính lượng tử có khả năng bẻ khóa mật mã hiện đại có thể cần ít qubit hơn rất nhiều so với suy nghĩ trước đây, theo một nghiên cứu mới từ Viện Công nghệ California.

Trong nghiên cứu được công bố vào Thứ Hai, Caltech đã hợp tác với Oratomic, một startup về điện toán lượng tử có trụ sở tại Pasadena, công ty được thành lập bởi các nhà nghiên cứu của Caltech, để phát triển một hệ thống trung tính-nguyên tử mới trong đó các nguyên tử riêng lẻ được bẫy và điều khiển bằng laser để đóng vai trò qubit. Làm như vậy có thể cho phép một máy tính lượng tử chịu được lỗi vận hành thuật toán Shor, thuật toán này có thể rút ra các khóa riêng từ các khóa công khai được sử dụng trong mật mã đường cong elliptic của Bitcoin, với chỉ khoảng 10.000 qubit nguyên tử có thể tái cấu hình.

Đồng sáng lập và CEO Oratomic Dolev Bluvstein, một nghiên cứu sinh thỉnh giảng về vật lý tại Caltech, cho biết các tiến bộ trong điện toán lượng tử đang đẩy nhanh mốc thời gian cho các cỗ máy thực dụng và gia tăng áp lực phải chuyển sang mật mã kháng lượng tử.

“Người ta quen với việc máy tính lượng tử lúc nào cũng còn cách 10 năm nữa,” Bluvstein nói với _Decrypt. _“Nhưng khi bạn nhìn lại cách đây hơn mười năm, các ước tính tốt nhất về những gì cần cho thuật toán Shor là một tỷ qubit, trong thời điểm mà các hệ thống tốt nhất chúng tôi có trong phòng thí nghiệm khi đó chỉ khoảng năm qubit.”



Các hệ thống sửa lỗi phổ biến nhất hiện nay thường cần khoảng 1.000 qubit vật lý để tạo ra một qubit logic đáng tin cậy duy nhất, đơn vị đã được sửa lỗi dùng để thực hiện các phép tính. Mức “quá tải” đó đã giúp đẩy các ước tính cho các hệ thống thực dụng chịu lỗi vào tầm khoảng hàng triệu qubit, làm chậm tiến độ hướng tới các cỗ máy có khả năng chạy các thuật toán có thể đe dọa RSA và mật mã đường cong elliptic được dùng bởi Bitcoin và Ethereum.

Bluvstein lưu ý rằng các hệ thống trong phòng thí nghiệm hiện tại của họ đã đang tiến gần—và trong một số trường hợp còn vượt—6.000 qubit vật lý. Nói cách khác, rủi ro đối với mật mã có thể đến sớm hơn rất nhiều so với những gì các chuyên gia từng kỳ vọng trước đây.

“Bạn có thể thực sự thấy kích thước hệ thống và khả năng điều khiển tăng lên theo thời gian khi kích thước hệ thống cần thiết giảm xuống,” ông nói.

Vào tháng Chín, các nhà nghiên cứu của Caltech đã công bố một máy tính lượng tử trung tính-nguyên tử hoạt động với 6.100 qubit, độ chính xác 99,98% và thời gian kết hợp (coherence) 13 giây. Đây là một cột mốc hướng tới các máy lượng tử đã sửa lỗi, đồng thời cũng làm dấy lên những lo ngại mới về các mối đe dọa trong tương lai đối với Bitcoin từ thuật toán Shor.

Mối đe dọa này đã khiến các chính phủ và các công ty công nghệ bắt đầu chuyển sang mật mã hậu lượng tử, hoặc mã hóa được thiết kế để chống lại các cuộc tấn công bằng lượng tử. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cảnh báo rằng vẫn còn nhiều thách thức lớn về kỹ thuật, bao gồm việc mở rộng quy mô các hệ lượng tử trong khi vẫn duy trì các mức sai số cực thấp.

“Chỉ riêng việc có 10.000 qubit vật lý cũng là điều có thể xảy ra trong vòng một năm,” Bluvstein nói. “Nhưng đó thực sự không phải là ‘mốc mục tiêu’ mà mọi người nghĩ là như vậy. Không giống như khi bạn thiết kế một chiếc máy tính, bạn chỉ đặt các transistor lên chip, rửa tay, và nói rằng xong. Đây là một nhiệm vụ vô cùng không đơn giản, cực kỳ phức tạp, để thực sự đi và chế tạo một trong những thứ này.”

Dù vậy, Bluvstein cho biết một máy tính lượng tử thực dụng có thể xuất hiện trước khi kết thúc thập kỷ.

Tin tức này xuất hiện trong bối cảnh các nhà nghiên cứu của Google hôm thứ Ba đã báo cáo những phát hiện mới, gợi ý rằng các máy tính lượng tử trong tương lai có thể bẻ khóa mật mã đường cong elliptic với ít tài nguyên hơn so với suy nghĩ trước đây. Điều đó đã làm tăng tính khẩn cấp đối với các lời kêu gọi chuyển sang mật mã hậu lượng tử trước khi những cỗ máy như vậy trở nên khả thi.

Mặc dù ngành công nghiệp tiền mã hóa đã ngày càng bắt đầu tập trung vào rủi ro lượng tử, Bluvstein cho biết rủi ro này còn vượt xa các mạng blockchain và đòi hỏi thay đổi trên phần lớn thế giới số hiện đại.

“Tôi nghĩ toàn bộ hạ tầng số của cả thế giới. Không chỉ blockchain. Đó là các thiết bị trong Internet of Things, truyền thông internet, bộ định tuyến, vệ tinh,” ông nói. “Nó trải dài toàn bộ hạ tầng số toàn cầu, và nó phức tạp.”

Bản tin Daily Debrief

Bắt đầu mỗi ngày với những tin tức hàng đầu ngay lúc này, cộng thêm các chuyên mục gốc, một podcast, video và nhiều hơn nữa.

Email của bạn

Nhận ngay!

Nhận ngay!