Cơ bản
Giao ngay
Giao dịch tiền điện tử một cách tự do
Giao dịch ký quỹ
Tăng lợi nhuận của bạn với đòn bẩy
Chuyển đổi và Đầu tư định kỳ
0 Fees
Giao dịch bất kể khối lượng không mất phí không trượt giá
ETF
Sản phẩm ETF có thuộc tính đòn bẩy giao dịch giao ngay không cần vay không cháy tải khoản
Giao dịch trước giờ mở cửa
Giao dịch token mới trước niêm yết
Futures
Truy cập hàng trăm hợp đồng vĩnh cửu
TradFi
Vàng
Một nền tảng cho tài sản truyền thống
Quyền chọn
Hot
Giao dịch với các quyền chọn kiểu Châu Âu
Tài khoản hợp nhất
Tối đa hóa hiệu quả sử dụng vốn của bạn
Giao dịch demo
Giới thiệu về Giao dịch hợp đồng tương lai
Nắm vững kỹ năng giao dịch hợp đồng từ đầu
Sự kiện tương lai
Tham gia sự kiện để nhận phần thưởng
Giao dịch demo
Sử dụng tiền ảo để trải nghiệm giao dịch không rủi ro
Launch
CandyDrop
Sưu tập kẹo để kiếm airdrop
Launchpool
Thế chấp nhanh, kiếm token mới tiềm năng
HODLer Airdrop
Nắm giữ GT và nhận được airdrop lớn miễn phí
Launchpad
Đăng ký sớm dự án token lớn tiếp theo
Điểm Alpha
Giao dịch trên chuỗi và nhận airdrop
Điểm Futures
Kiếm điểm futures và nhận phần thưởng airdrop
Đầu tư
Simple Earn
Kiếm lãi từ các token nhàn rỗi
Đầu tư tự động
Đầu tư tự động một cách thường xuyên.
Sản phẩm tiền kép
Kiếm lợi nhuận từ biến động thị trường
Soft Staking
Kiếm phần thưởng với staking linh hoạt
Vay Crypto
0 Fees
Thế chấp một loại tiền điện tử để vay một loại khác
Trung tâm cho vay
Trung tâm cho vay một cửa
Thêm
Báo cáo nghiên cứu dài 10.000 từ về an toàn lượng tử blockchain: Phân tích toàn diện về mối đe dọa của tính toán lượng tử, hiện trạng an toàn lượng tử, đề xuất chuẩn bị và dự đoán dòng thời gian
Nguyên văn Tác giả**：**Bob， Nghiên cứu viên của Web3Caff Research
Mục lục
Giới thiệu lý thuyết về tính toán lượng tử
Cơ học lượng tử (Quantum mechanics) là nền tảng lý thuyết của tính toán lượng tử. Cơ học lượng tử với tư cách là một học thuyết học thuật bắt đầu từ đầu thế kỷ 20, là một phần rất quan trọng trong vật lý học hiện đại. Từ “cơ học lượng tử” nguyên gốc là tiếng Đức “_Quantenmechanik”, _được một nhóm các nhà vật lý học người Đức và Áo tạo ra tại Đại học Göttingen (University of Göttingen). Sự ra đời của cơ học lượng tử nhằm giải thích những hệ thống mà “vật lý cổ điển” không thể giải thích được. “Vật lý cổ điển” là cách hiểu sớm về các quy luật cơ bản của tự nhiên, chẳng hạn như cơ học, điện từ học, nhiệt học, v.v. Nhưng ở thế giới vi mô, lý thuyết của vật lý cổ điển đã gặp giới hạn; các lý thuyết vật lý hiện đại như cơ học lượng tử ra đời để đáp ứng. Khác với cơ học cổ điển, cơ học lượng tử mô tả hành vi của vật chất bằng “xác suất”, từ đó cung cấp một khung lý thuyết hoàn toàn mới cho thế giới vi mô.
Cách ví rằng liệu Thượng đế có gieo xúc xắc hay không là rất phù hợp để nói về vật lý truyền thống và vật lý lượng tử. Hơn một trăm năm trước, các nhà khoa học hàng đầu thời đó đều tin rằng “tính tất định” tồn tại trong vạn vật do Thượng đế cai quản. Nhà vật lý huyền thoại Albert Einstein (sau đây gọi tắt là Einstein) từng nghi ngờ tính ngẫu nhiên của lượng tử với câu nói “Thượng đế sẽ không gieo xúc xắc”. Trường phái lượng tử lại nêu quan điểm rằng Thượng đế không chỉ gieo xúc xắc; đôi khi, Ngài còn ném xúc xắc vào nơi chúng ta không thể nhìn thấy. Là một người ủng hộ sự chưa hoàn thiện của cơ học lượng tử thời bấy giờ, Einstein cho rằng vũ trụ tồn tại khách quan, và đồng tình với “thuyết quyết định luận vật lý”, tức mọi hiện tượng về bản chất đều nhất định chịu sự chi phối và không có “ngẫu nhiên thực sự”. Còn nhà vật lý người Đan Mạch Niels Bohr (Niels Henrik David Bohr, sau đây gọi tắt là Bohr) — đại diện của trường phái lượng tử “thuyết xác suất” mới — lại cho rằng bản chất của thế giới là “xác suất”, đồng thời đề xuất “thuyết bổ sung” (tính hạt và tính sóng bổ sung cho nhau, không thể đồng thời đo chính xác, liên quan đến nguyên lý bất định). Cuộc tranh luận học thuật về cơ học lượng tử này bắt đầu từ năm 1925 và kéo dài hơn 10 năm. Trong các thập kỷ tiếp theo, nhiều thí nghiệm khác nhau dần dần chứng minh quan điểm của Bohr. Mặc dù Einstein từng là một trong những người phản đối “thuyết xác suất” trong cơ học lượng tử, ông cũng góp phần thúc đẩy sự phát triển của lý thuyết lượng tử theo một cách gián tiếp. Hơn một trăm năm sau, vật lý lượng tử đã đi sâu vào mọi khía cạnh của công nghệ hiện đại — từ các linh kiện điện tử bán dẫn cho đến chẩn đoán hình ảnh y học — và mọi người cuối cùng cũng chấp nhận rằng nền tảng của thế giới là lượng tử.
Tranh luận Bohr-Einstein, nguồn ảnh: wikipedia
Tính toán lượng tử là việc sử dụng các quy tắc không truyền thống của cơ học lượng tử để thực hiện phép tính. Nói cách dễ hiểu để phân biệt giữa tính toán truyền thống và tính toán lượng tử: cách mà tính toán truyền thống giải các bài toán khó giống như một thám tử lần lượt giải quyết từng bước theo manh mối; còn tính toán lượng tử là đồng thời phái ra nhiều thám tử, điều tra manh mối trên nhiều chiều không gian, và các manh mối của mỗi thám tử lại liên thông với nhau, nhờ đó có thể tìm đáp án nhanh hơn.
Chúng ta đều biết máy tính truyền thống chỉ có thể là nhị phân 0 hoặc 1, trong khi tính toán lượng tử có thể xuất hiện trạng thái “chồng chập” cùng lúc ở 0 và 1, cho đến khi “đo lường” thì mới được xác định. Nói đơn giản: trong máy tính truyền thống, mỗi bit thông tin chỉ có thể là 0 hoặc 1, giống như công tắc của một chiếc đèn: tắt là 0, bật là 1. Bạn có thể thấy đèn sáng hoặc đèn tắt, không có trạng thái thứ ba. Còn trong tính toán lượng tử, chiếc đèn này có thể vừa sáng vừa tắt cùng lúc (chồng chập), cho đến khi bạn nhìn nó, lúc đó nó mới “quyết định” là sáng hay tắt. Trạng thái chồng chập trong lượng tử xuất phát từ bản chất vật lý, vì thế giới tự nhiên mà chúng ta quan sát vận hành đúng như vậy. Ví dụ như electron (một trong những hạt cơ bản cấu thành vật chất) và photon (đơn vị cơ bản của ánh sáng và mọi bức xạ điện từ). Trước khi được đo, chúng thực sự tồn tại trong nhiều trạng thái khả dĩ.
Mặc dù thế giới lượng tử trông có vẻ khác xa với thực tế mà chúng ta cảm nhận hằng ngày, nhưng các thí nghiệm cổ điển đã xác nhận sự tồn tại của nó — đó là thí nghiệm nổi tiếng “Double-slit Experiment” (Thí nghiệm hai khe). Trong thí nghiệm, các nhà khoa học cho electron hoặc photon đi qua một màn chắn có hai khe, rồi ghi lại vị trí của chúng trên màn hình dò phía sau. Kết quả cho thấy: khi electron hoặc photon đồng thời đi qua hai khe, trên màn hình sẽ xuất hiện vân giao thoa, như thể các hạt đồng thời đi hai đường và còn “tương tác” với nhau. Kỳ diệu hơn nữa: nếu bạn cố gắng quan sát chúng thật sự đi qua khe nào, vân giao thoa sẽ biến mất, trên màn hình chỉ còn lại hai đỉnh riêng lẻ — như thể hạt chỉ đi qua một đường. Thí nghiệm này cho thấy khi các hạt lượng tử chưa được quan sát, chúng thật sự ở trạng thái chồng chập — đồng thời tồn tại nhiều trạng thái khả dĩ.
Để dễ hình dung hơn, ta có thể ví nó như ném đồng xu: trong thế giới lượng tử, khi đồng xu quay trên không thì nó không phải chỉ là mặt ngửa hoặc mặt sấp, mà là trạng thái cùng tồn tại mặt ngửa và mặt sấp. Chỉ khi bạn bắt lấy nó và nhìn thì nó mới “quyết định” là ngửa hay sấp. Nguyên lý trạng thái chồng chập trong lượng tử cũng giống như vậy — trước khi được quan sát, hạt có thể đồng thời ở nhiều trạng thái khả dĩ. Đây cũng là hiện tượng mà vật lý cổ điển không thể giải thích, và chính vì vậy cơ học lượng tử được xem là một trong những hướng đột phá mang tính tưởng tượng nhất cho tương lai trong các lĩnh vực liên ngành và liên ngành nghề.
Thí nghiệm hai khe Double Slit Experiment, nguồn ảnh: Science Notes
Nói một cách đơn giản: máy tính lượng tử là một loại máy tính mới dựa trên nguyên lý của lượng tử để thực hiện phép tính. So với máy tính truyền thống chỉ có thể lưu trữ và xử lý bit (Bit: đơn vị nhỏ nhất của thông tin, chỉ biểu diễn được 0 và 1), máy tính lượng tử sử dụng “qubit” (Qubit) để lưu trữ dữ liệu. Do qubit có thể biểu diễn đồng thời nhiều trạng thái — tức “trạng thái chồng chập” mà chúng ta mô tả ở trên — nên khi có nhiều qubit, chúng có thể kết hợp tạo ra khả năng tăng theo cấp số mũ. Nói ngắn gọn: mỗi khi tăng thêm một qubit, không gian tính toán sẽ tăng gấp đôi. Và chính vì thế, trong một số lĩnh vực cụ thể, như bẻ khóa mật mã phức tạp, tối ưu hóa các bài toán tổ hợp khổng lồ, mô phỏng cấu trúc phân tử, máy tính lượng tử có thể có lợi thế tiềm năng rất lớn so với máy tính truyền thống.
Nguyên lý tính toán lượng tử (chồng chập, rối/đan kết, giao thoa)
Để hiểu cơ chế hoạt động của tính toán lượng tử, trước hết cần hiểu một hệ thống thuật ngữ hoàn toàn mới. Bộ nguyên lý này gồm 3 khái niệm quan trọng: chồng chập (Superposition), rối/đan kết (Entanglement) và suy giảm kết hợp (Decoherence).
Ở phần trước, chúng ta đã nói rằng máy tính lượng tử dùng qubit (Qubit) để lưu trữ và xử lý thông tin. Mà qubit là một đơn vị đặc biệt: nó có thể đồng thời biểu diễn không chỉ 0 hoặc 1, mà là nhiều trạng thái đa dạng. Tính chất này gọi là trạng thái chồng chập (Superposition).
Trong lượng tử, có thể cộng thêm nhiều trạng thái lượng tử để tạo ra một trạng thái lượng tử hiệu quả khác; ngược lại, một trạng thái lượng tử đơn lẻ cũng có thể biểu diễn như là tổng hợp của hai hoặc nhiều trạng thái khác nhau. Tính chất chồng chập giúp máy tính lượng tử có năng lực xử lý song song, khiến nó có thể đồng thời thực hiện hàng triệu thao tác tính toán. Ví dụ đơn giản: trong môi trường tính toán của máy tính thường, 10 qubit chỉ có thể biểu diễn 1 trạng thái (ví dụ 0000011010) tại một thời điểm; còn máy tính lượng tử với 10 qubit có thể đồng thời biểu diễn tới 1024 trạng thái khả dĩ (2 lũy thừa 10). So với việc máy tính thường một lần chỉ biểu diễn một trạng thái duy nhất, máy tính lượng tử có thể “thử” hơn 1000 trạng thái cùng lúc. “Trạng thái chồng chập” của qubit chính là thuộc tính cốt lõi nhất trong tính toán lượng tử.
Khái niệm quan trọng thứ hai là rối/đan kết lượng tử (Entanglement). Nói đơn giản: khi hai qubit (Qubit) “đan kết/rối” với nhau, dù chúng cách nhau xa đến đâu, nếu bạn thay đổi trạng thái của một qubit, qubit còn lại cũng sẽ ngay lập tức thay đổi theo tương ứng. Đây là phần kỳ diệu nhất của cơ học lượng tử, như thể giữa chúng tồn tại một mối liên hệ bí ẩn vô hình. Hiện tượng này tồn tại trong các hạt nhỏ như photon (Photon) và electron (Electron). Khi một vài hạt tương tác với nhau, chúng sẽ tạo thành một hệ thống tổng thể — giống như nhiều người bạn nhảy nắm tay nhau cùng xoay. Nếu bạn đẩy một người bạn nhảy, thì những người khác cũng sẽ di chuyển theo.
Đổi sang một ví dụ đời thường trực quan hơn: hãy tưởng tượng rằng bạn và một người bạn ở thành phố khác mỗi người cầm một đồng xu thần kỳ, và hai đồng xu này bị “đan kết”. Bạn lật đồng xu của mình ra mặt ngửa, thì ngay lập tức đồng xu của bạn bạn cũng sẽ thành mặt ngửa, bất kể hai bạn cách nhau xa đến đâu. Chính sự rối/đan kết lượng tử là một trong các yếu tố then chốt để máy tính lượng tử có khả năng tính toán song song cực mạnh và tiềm năng truyền tải thông tin, và đây là điều mà máy tính truyền thống không thể làm được.
Rối/đan kết lượng tử cực kỳ quan trọng trong tính toán lượng tử và truyền thông lượng tử. Nó giúp máy tính lượng tử giải nhanh hơn các bài toán khó phức tạp. Nếu không có rối/đan kết lượng tử, máy tính lượng tử sẽ không thể khiến các qubit (Qubit) phối hợp làm việc với nhau, và do đó mất đi lợi thế của tính toán lượng tử. Tính chất “trạng thái nhiều hạt” của rối/đan kết có thể giúp nhiều qubit phối hợp với nhau, từ đó thông qua thuật toán để đạt được tăng tốc theo cấp số mũ.
Khái niệm quan trọng thứ ba là suy giảm kết hợp lượng tử (Decoherence). Suy giảm kết hợp lượng tử (Decoherence) là hiện tượng: một khi qubit chịu nhiễu từ môi trường bên ngoài, các tính chất lượng tử ban đầu như trạng thái chồng chập và rối/đan kết sẽ dần biến mất — giống như một đồng xu đang quay trên không: chỉ cần ai đó chạm nhẹ là nó lập tức rơi xuống và trở thành mặt ngửa hoặc mặt sấp. Vì vậy, một trong những khó khăn cốt lõi của máy tính lượng tử là kéo dài tối đa thời gian ổn định của “trạng thái quay”, đảm bảo quá trình tính toán có thể hoàn tất suôn sẻ. Chẳng hạn, khi tạo trạng thái chồng chập của qubit (Qubit) trên nền tảng thiết bị, nhiễu môi trường sẽ khiến qubit (Qubit) bị suy giảm kết hợp; thường cần phải tạo ra các điều kiện vật lý cực đoan như nhiệt độ cực thấp, chân không, v.v.
Bước đầu tiên của tính toán lượng tử là “khởi tạo”. Mục đích của khởi tạo là điều chỉnh trạng thái qubit (Qubit) từ trạng thái ngẫu nhiên về trạng thái cơ bản (ứng với trạng thái năng lượng thấp nhất), đảm bảo thuật toán lượng tử hoạt động trong các trạng thái theo yêu cầu. Sau đó, thông qua một loạt thao tác “cổng lượng tử” để cho chúng tiến hóa (tương tự như cổng logic của máy tính), cuối cùng thu được kết quả đo. Tuy nhiên, trạng thái lượng tử cực kỳ mong manh; các nhiễu động nhỏ của môi trường bên ngoài sẽ phá hủy chồng chập và rối/đan kết. Vì thế máy tính lượng tử cần sự hỗ trợ nghiêm ngặt từ môi trường bên ngoài.
Chính vì vậy, tính toán lượng tử có tiềm năng to lớn trong nhiều lĩnh vực như mật mã (bẻ khóa hệ thống mật mã), khoa học vật liệu (mô phỏng phân tích và hành vi vật liệu), trí tuệ nhân tạo và dự báo thời tiết. Khi tính toán lượng tử không ngừng phát triển, tương lai có thể sẽ chứng kiến những biến đổi lớn trên thế giới nhờ tính toán lượng tử.
Lịch sử phát triển của máy tính lượng tử
Sau khi nắm xong các khái niệm cơ bản về tính toán lượng tử, chúng ta hãy tìm hiểu về lịch sử phát triển của máy tính lượng tử.
Máy tính lượng tử luôn xuất hiện một cách bí ẩn trên tin tức, vì “quantum supremacy” (ưu thế lượng tử) là một trong những cuộc cạnh tranh khoa học hàng đầu giữa các quốc gia. Việc chế tạo máy tính lượng tử cũng chỉ có hơn 20 năm lịch sử, nhưng cùng với sự tiến bộ của thời đại, việc sử dụng máy tính lượng tử dần dần được mở ra cho công chúng. Ý tưởng về thiết bị tính toán lượng tử này lần đầu tiên được đưa ra từ năm 1969 bởi nhà vật lý người Israel gốc Mỹ Stephen J. Wiesner (Stephen J. Wiesner). Năm 1981, Richard Phillips Feynman (Richard Phillips Feynman) đề xuất ý tưởng sử dụng lượng tử để tính toán đa dụng, đặt nền tảng lý thuyết cho các mô hình máy tính lượng tử ban đầu. Năm 1994, Peter Shor (Peter Shor) đưa ra thuật toán nổi tiếng Shor, từ đó giúp mọi người hiểu được tiềm năng to lớn của tính toán lượng tử trong việc bẻ khóa công nghệ mã hóa truyền thống. Từ sau năm 2000 đến nay, các tập đoàn công nghệ lớn như Google, Microsoft, v.v. đều đang phát triển các sản phẩm và dịch vụ liên quan đến tính toán lượng tử.
Máy tính lượng tử giống như máy tính thông thường: việc thiết kế và chế tạo máy tính lượng tử cũng chia thành hai mảng lớn là phần cứng và phần mềm. Phần cứng có ba phần cốt lõi: bảng dữ liệu, bảng điều khiển đo lường và bộ xử lý. Bảng dữ liệu lượng tử là “trái tim” của máy tính lượng tử, dùng để lưu trữ qubit (đơn vị cơ bản để máy tính lượng tử lưu trữ và xử lý thông tin) và cố định các qubit đó. Các giải pháp phổ biến hiện nay gồm qubit siêu dẫn, qubit topo v.v. IBM và Google chọn lộ trình công nghệ sử dụng qubit siêu dẫn; ưu điểm là quy trình chế tạo đơn giản. Qubit topo có độ ổn định cao hơn, nhưng độ khó triển khai lớn; Microsoft lựa chọn lộ trình công nghệ này.
Máy tính lượng tử giống như một nhà máy: “trái tim” của nó — bảng dữ liệu lượng tử — lưu trữ qubit (Qubit). Bảng điều khiển đo lường chuyển tín hiệu số thành dạng sóng để điều khiển qubit; bộ xử lý chịu trách nhiệm thực hiện phép tính. Còn phần mềm chạy thuật toán thông qua mạch lượng tử; lập trình viên có thể viết chương trình lượng tử bằng IBM Qiskit, Google Cirq hoặc Microsoft Q#.
CEO của Google và máy tính lượng tử, nguồn ảnh: NYTimes
Ứng dụng của tính toán lượng tử
Cùng với sự phát triển của các thuật toán lượng tử và quá trình “thương mại hóa” của máy tính lượng tử, công nghệ lượng tử đang dần hòa nhập vào mọi mặt của đời sống chúng ta.
Dưới tác động của các “ông lớn” gia nhập và đầu tư vốn, tính toán lượng tử đang tỏa sáng trong nhiều lĩnh vực ngách, như nghiên cứu phát triển dược phẩm và thiết kế mô hình kiểm soát rủi ro trong ngành tài chính. Phương pháp phát triển dược truyền thống dựa vào máy tính cổ điển để mô phỏng tương tác phân tử, nhưng máy tính lượng tử có thể mô phỏng phản ứng hóa học chính xác hơn. Ví dụ, ngày 11 tháng 1 năm 2021, Google hợp tác với công ty dược Đức Boehringer Ingelheim, sử dụng các thuật toán lượng tử để mô phỏng cấu trúc phân tử, hỗ trợ thiết kế thuốc nhắm vào các bệnh tim mạch, từ đó rút ngắn đáng kể chu kỳ thử nghiệm. Trong ngành tài chính, tính toán lượng tử giúp tối ưu quản lý rủi ro và danh mục đầu tư. JPMorgan — một trong những tổ chức tài chính đầu tiên trên thế giới sử dụng IBM Q System One (máy tính lượng tử thương mại dựa trên mạch đầu tiên) để thăm dò tính toán lượng tử — sử dụng máy tính lượng tử IBM Q System One để mô phỏng phương pháp Monte Carlo nhằm đánh giá rủi ro thị trường và định giá phái sinh, giúp ngân hàng đưa ra quyết định chính xác hơn trong thị trường. Mặc dù tính toán lượng tử vẫn phải đối mặt với những nghi ngờ và thách thức về quy mô thương mại, các ví dụ này chứng minh rằng từng bước tính toán lượng tử đã đi từ phòng thí nghiệm sang ứng dụng thực tế đang được tăng tốc.
Mối đe dọa của tính toán lượng tử
Ưu thế độc đáo của máy tính lượng tử cho phép nó thực hiện tính toán tăng tốc theo cấp số mũ trong một số môi trường nhất định. Do đó, xét về chiều kích cao hơn, tốc độ xử lý tính toán của máy tính lượng tử vượt qua máy tính cổ điển, và vì vậy các thuật toán bẻ khóa lượng tử có tiềm năng gây đe dọa cực lớn đối với các công nghệ blockchain xây dựng trên mật mã. Hiện tại, kiến trúc blockchain phổ biến nhất (như Bitcoin, Ethereum, v.v.) chủ yếu dựa vào hệ thống mã hóa khóa công khai (như ECDSA — Thuật toán chữ ký số đường cong elip) và các hàm băm (như SHA-256) để mã hóa và bảo mật an toàn. Trong khi đó, trong tương lai gần có thể dự đoán, tính toán lượng tử sẽ phá vỡ lớp tường bảo mật này. Mối đe dọa hiện nay của tính toán lượng tử đối với bảo mật blockchain chủ yếu đến từ hai thuật toán lượng tử mang tính biểu tượng nhất: thuật toán Shor do Peter Shor (1994) đề xuất và thuật toán Grover do Lov Grover (1996) đề xuất.
Thuật toán lượng tử SHOR
Thuật toán Shor (肖尔) là một thuật toán lượng tử được giáo sư toán học người Mỹ của MIT là Peter Williston Shor đề xuất, còn được gọi là “thuật toán phân tích thừa số nguyên tố lượng tử”. Nói theo cách phổ thông: nó có thể nhanh chóng phân rã các số nguyên cực lớn giống như các số được dùng trong mã hóa RSA, thành tích của hai số nguyên tố lớn. So với máy tính truyền thống, máy tính lượng tử có thể hoàn thành nhiệm vụ này trong thời gian cực ngắn — đó là điểm đặc biệt mạnh của thuật toán Shor. Ý tưởng cốt lõi của nó cũng rất “thông minh”: thuật toán không trực tiếp tìm các thừa số nguyên tố, mà trước tiên nhanh chóng tìm quy luật (chu kỳ) của một con số, rồi suy ra các thừa số nguyên tố dựa trên quy luật đó.
Để so sánh bằng một ẩn dụ đời thường: nếu máy tính truyền thống “bóc tách” các số lớn như đi lục lọi trong một kho hàng khổng lồ để tìm đồ vật, thì máy tính lượng tử giống như có cả một nhóm bản sao của bạn, đồng thời thử mọi đường đi, nhanh chóng tìm ra đáp án.
Ngay từ năm 2001, IBM đã dùng máy tính lượng tử dựa trên cộng hưởng từ hạt nhân chất lỏng để trình diễn một ví dụ của thuật toán Shor. Từ đó, thuật toán này tạo ra tiếng vang lớn trong lĩnh vực mật mã, vì nó cho thấy sức mạnh tiềm năng của máy tính lượng tử: trong tương lai, nó có thể tác động sâu sắc đến công nghệ mã hóa truyền thống và bảo mật của Internet.
Điều này có nghĩa là, trong các hệ thống mã hóa truyền thống, những thuật toán dựa trên mã hóa bất đối xứng như mã hóa đường cong elip (Elliptic Curve Cryptography) và RSA — thường dùng cho chữ ký HTTPS/TSL website, khóa SSH và chữ ký chứng chỉ website phiên bản cũ — sẽ phải đối mặt với mối đe dọa trực tiếp. Đặc biệt, mã hóa đường cong elip có quan hệ chặt chẽ với đời sống hằng ngày của chúng ta: ví dụ trong các ứng dụng điện thoại Apps và xác thực ID phần mềm để thực hiện mã hóa, đây cũng là một trong những kỹ thuật mã hóa phổ biến nhất của Internet hiện đại. Mặc dù hiện nay máy tính lượng tử vẫn chưa thể bẻ khóa mã hóa RSA 2048 bit (về lý thuyết còn cần tới hàng nghìn qubit), nhưng khi công nghệ tính toán lượng tử trưởng thành, trong tương lai không xa, rào cản bảo mật mã hóa này có thể bị phá vỡ.
Thuật toán lượng tử Grover
Chỉ sau 2 năm kể từ khi thuật toán Shor ra đời, nhà khoa học người Mỹ gốc Ấn tại Đại học Stanford là Lov Kumar Grover đã đề xuất và phát triển một thuật toán lượng tử mới — thuật toán Grover (Grover), còn được gọi là thuật toán tìm kiếm lượng tử. Trong tính toán lượng tử, Grover là một thuật toán rất thực dụng, dùng cho tìm kiếm và truy vấn trong cơ sở dữ liệu phi cấu trúc.
Nếu máy tính thông thường phải tìm câu trả lời trong một cơ sở dữ liệu có quy mô đạt “lũy thừa của 2 theo nhiều lần” như vậy, thì cách truyền thống về cơ bản là kiểm tra lần lượt từ đầu đến cuối, giống như trong thư viện lật từng cuốn sách — rất tốn thời gian. Còn thuật toán Grover tận dụng các đặc tính “chồng chập lượng tử” và “khuếch đại biên độ” để tìm đáp án trong khoảng √N lần thử. Quá trình này gọi là “gia tốc bậc hai” (Quadratic Speedup).
Nói ngắn gọn: nếu máy tính truyền thống cần chạy 10¹² lần (tức một nghìn tỷ lần), thì về mặt lý thuyết thuật toán Grover chỉ cần khoảng 1 triệu lần là đủ — chênh lệch hiệu quả rất rõ rệt.
Nguyên lý cốt lõi của nó là: đầu tiên, “chồng chập” tất cả các đáp án khả dĩ, để các qubit đại diện đồng thời cho N trạng thái khả dĩ. Ban đầu, xác suất mỗi đáp án được chọn là 1/N. Sau đó, thuật toán sử dụng một cơ chế gọi là “oracle” để gắn nhãn “(lật pha)” cho đáp án đúng. Tiếp theo, bằng cách lặp đi lặp lại, xác suất của đáp án đúng được khuếch đại liên tục, trong khi xác suất của các đáp án sai bị hạ xuống.
Ta có thể hình dung: trong một căn phòng tối đen có vô số cánh cửa, chỉ có một cánh cửa có kho báu. Máy tính truyền thống chỉ có thể thử lần lượt từng cửa. Thuật toán Grover thì giống như trước tiên để mọi cánh cửa “cùng được thử”, rồi ở mỗi vòng, nâng dần “độ sáng” của cánh cửa đúng cho đến khi nó ngày càng sáng hơn trong bóng tối, cuối cùng nhìn là ra được. Khi xác suất của đáp án đúng được khuếch đại gần 100%, hệ thống đo lường sẽ có thể thu được kết quả đúng với xác suất cao.
Bạn có thể hỏi: vì sao nó ngay từ đầu đã thử đồng thời tất cả các cửa, mà không nói thẳng với chúng ta ngay cửa nào có kho báu? Lý do là: khi bạn thực sự “nhìn” kết quả (đo lường), bạn chỉ thấy một cánh cửa. Nếu ngay từ đầu đi đo khi mỗi cửa có xác suất như nhau, thì xác suất bạn nhìn thấy cửa có kho báu cũng giống như bốc thăm ngẫu nhiên — gần như chỉ là đoán mò. Vì thế thuật toán Grover phải qua từng vòng để làm cho cánh cửa đúng ngày càng sáng hơn. Khi cánh cửa đúng đã sáng rõ ràng hơn các cửa khác trong bóng tối, thì khi “nhìn”, gần như chắc chắn bạn sẽ thấy đáp án đúng. Nói cách khác: máy tính lượng tử có thể đồng thời khám phá mọi khả năng, nhưng không thể đồng thời hiển thị mọi đáp án — nó chỉ có thể “khuếch đại xác suất của đáp án đúng” để khi đo lường bạn có xác suất cao nhận được kết quả đúng.
Thuật toán Grover cũng có thể được áp dụng trong mật mã để bẻ khóa kiểu vét cạn, gây mối đe dọa thực chất đối với việc bẻ khóa khóa đối xứng. Hiện trong ngành có khuyến nghị dùng khóa độ dài theo chuẩn AES-256 (Advanced Encryption Standard) vì trong môi trường lượng tử, khóa 128 bit chỉ cung cấp mức an toàn tương đương 64 bit. Do đó, ngành cần mức an toàn cao hơn. Tuy nhiên, thuật toán Grover cũng có giới hạn: nó chỉ cung cấp tăng tốc bậc hai, tức dù nhanh hơn đáng kể so với máy tính truyền thống, nhưng tốc độ tăng không phải vô hạn. Ví dụ: nếu trước đây bạn chạy 100 km, thì với thuật toán Grover có thể bạn chỉ cần chạy 10 km là đến đích, nhưng bạn vẫn phải bỏ công sức thể lực chạy bộ. Hơn nữa, chi phí chế tạo và vận hành máy tính lượng tử bản thân lại rất cao, giống như bạn phải dùng một máy chạy bộ siêu đắt tiền để chạy đúng 10 km đó. Vì vậy trong ứng dụng thực tế, thuật toán Grover không thể bẻ khóa vô hạn mọi hệ thống mã hóa; vẫn cần kết hợp khóa dài hơn hoặc các biện pháp bảo mật khác để đảm bảo an toàn.
Phân tích tác động của tính toán lượng tử đối với blockchain
Cốt lõi của thiết kế blockchain là dựng một sổ cái phân tán dựa trên nền tảng mật mã. Hầu hết các giao thức blockchain như Bitcoin sử dụng ECC (mã hóa đường cong elip) để tạo khóa công khai và khóa riêng, cũng như ký số. Trong đó, Secp256k1 dựa trên ECDSA (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm — Thuật toán chữ ký số đường cong elip), là chuẩn tham số cụ thể của các đường cong elip thường dùng trong Bitcoin và Ethereum. Điểm mạnh của nó là an toàn, hiệu quả và khóa tương đối ngắn, được sử dụng rộng rãi cho việc tạo cặp khóa và ký trên chuỗi.
Hàm băm mã hóa thuộc họ SHA-2, đặc biệt là SHA-256, cũng là hàm băm mã hóa được blockchain phổ biến áp dụng. Hàm băm có thể ánh xạ dữ liệu độ dài bất kỳ thành một giá trị độ dài cố định (giá trị băm). Thuật toán này có tính chất không thể đảo ngược, rất khó suy ngược ngược lại; thường được dùng cho các thuật toán bằng chứng công việc và xác thực giao dịch. Khi máy tính lượng tử tiếp tục được cải tiến, nếu đạt quy mô qubit đủ lớn, máy tính có thể — bằng cách chạy “thuật toán lượng tử” — bẻ khóa các thuật toán mã hóa bất đối xứng như mã hóa đường cong elip trong thời gian ngắn (1 tháng) liên tục tính toán; khi đó các thành phần của blockchain sẽ phải đối mặt với thách thức trực tiếp.
Tác động của các thuật toán khác nhau lên thành phần mã hóa, nguồn ảnh: Web3Caff Research nghiên cứu viên Bob tự chế
Ngoài ra, máy tính lượng tử cũng có thể dẫn đến cuộc tấn công “HNDL” (Harvest-Now-Decrypt-Later) — tức kẻ tấn công sẽ thu thập dữ liệu từ bây giờ, rồi phát động cuộc tấn công giải mã khi đến “ngày chuyển pha” khi năng lực tính toán lượng tử đạt bước nhảy. HNDL là một chiến lược giám sát, dựa trên giám sát kéo dài và lưu trữ dữ liệu mã hóa hiện tại mà chưa thể bẻ khóa, để rồi giải mã sau khi công nghệ lượng tử trưởng thành. “Ngày chuyển pha” giả định này của việc tính toán lượng tử trong ngành được gọi là Y2Q hoặc Q-day. Trước mối đe dọa của tính toán lượng tử, ngành blockchain cũng đang tích cực phản ứng: như vào tháng 1/2026, Coinbase — một công ty niêm yết nổi tiếng của Mỹ — thành lập ủy ban độc lập về tính toán lượng tử và blockchain để ứng phó với các mối đe dọa tiềm ẩn mà tính toán lượng tử có thể tạo ra đối với an ninh mã hóa của blockchain, nghiên cứu các giải pháp chống lượng tử. Cùng năm, mạng lớp hai Optimism trong hệ sinh thái Ethereum cũng bắt đầu đưa vào các thuật toán chống lượng tử để đối phó với những thách thức lớn hơn trong tương lai.
Hình minh họa giải thích HNDL, nguồn ảnh: Paloalto Networks
Tác động của tính toán lượng tử đối với tài chính số
Tất nhiên, tác động tiềm ẩn của tính toán lượng tử không chỉ giới hạn ở ngành tài chính blockchain, mà còn ảnh hưởng đến cả ngành tài chính số vốn sử dụng rộng rãi công nghệ số — ví dụ như các ngân hàng liên quan đến đời sống hằng ngày. Xét về khía cạnh an toàn rủi ro, các cơ sở hạ tầng bảo mật mã hóa mà ngân hàng phụ thuộc nhiều nhất sẽ là mục tiêu bị đe dọa trước tiên. Thuật toán Shor có thể bẻ khóa nhanh chóng mã hóa RSA và mã hóa đường cong elip mà ngân hàng thường dùng, từ đó khiến thông tin của người dùng ngân hàng bị giải mã. Còn phương thức tấn công “HNDL — trước tiên đánh cắp, sau đó giải mã” sẽ khiến dữ liệu tài chính bị rò rỉ hiện tại cũng tồn tại khả năng bị bẻ khóa trong tương lai bằng máy tính lượng tử. Trước “mối đe dọa lượng tử”, các doanh nghiệp tài chính hàng đầu trên thế giới đã bắt đầu bước vào “thời kỳ hậu lượng tử”. Năm 2024, NIST của Mỹ đã đưa ra các tiêu chuẩn bảo mật lượng tử đầu tiên; các ngân hàng và tổ chức tài chính cũng bắt đầu lập kế hoạch chuyển đổi sang các thuật toán mật mã hậu lượng tử (PQC, Post-Quantum Cryptography) để ứng phó với sự xuất hiện của kỷ nguyên lượng tử.
Nhưng máy tính lượng tử mang lại cho các tổ chức tài chính như ngân hàng không chỉ có thách thức, mà còn có mặt tích cực. Máy tính lượng tử có thể tạo ra biến đổi cho ngành tài chính bằng cách tăng tốc các phép tính phức tạp. Trong mô hình hóa rủi ro, tính toán lượng tử có thể tăng tốc mô phỏng Monte Carlo, giúp ngân hàng đánh giá rủi ro chính xác và nhanh hơn. Những năm gần đây, các trường hợp triển khai thực tế của tính toán lượng tử trong ngân hàng ngày càng nhiều. Ví dụ, năm 2025, Ngân hàng HSBC hợp tác với dự án tính toán lượng tử của IBM, sử dụng bộ xử lý lượng tử để hỗ trợ dự đoán chính xác trong giao dịch trái phiếu, nâng tỷ lệ chính xác lên 34%. Ngân hàng Yapi Kredi của Thổ Nhĩ Kỳ hợp tác với công ty tính toán lượng tử D-Wave của Canada, dùng mô hình quản trị rủi ro để nhanh chóng khoanh vùng các doanh nghiệp có rủi ro cao.
Hiện trạng bảo mật lượng tử
Trên thực tế, sau khi con người nhận thức rõ về mối đe dọa lượng tử, trong những năm gần đây mật mã hậu lượng tử (Post-Quantum Cryptography, viết tắt PQC) đã có những tiến bộ tích cực. Đặc biệt, sau khi NIST (Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia của Mỹ) công bố 3 tiêu chuẩn mật mã hậu lượng tử vào năm 2024, các ngành liên quan đến an toàn dữ liệu đã gấp rút thực hiện quá trình chuyển đổi bảo mật lượng tử. Các doanh nghiệp nền tảng lớn như ngành ngân hàng tài chính, truyền thông điện tử… đều đưa các biện pháp bảo mật chống tính toán lượng tử lên kế hoạch, dự định trong vài năm tới sẽ nâng cấp các thuật toán lượng tử.
Sự phát triển của mật mã hậu lượng tử
Theo dự đoán của Global Risk Institute (báo cáo về timeline mối đe dọa lượng tử, dựa trên hàng chục chuyên gia), xác suất các thuật toán mã hóa RSA bị bẻ khóa sau 8 năm (năm 2034) là khoảng 19–34% (dữ liệu 2024/2025). So với các năm trước, timeline này đã tăng tốc nhẹ. Mật mã hậu lượng tử (Post-Quantum Cryptography) ra đời từ sự lo ngại ngày càng tăng về Q-day; hiện nay nó đã phát triển thành nền tảng của nghiên cứu chống lượng tử.
Dự đoán máy tính lượng tử bẻ khóa RSA-2048 trong 1 ngày, nguồn ảnh: Global Risk Institute
Mật mã hậu lượng tử cũng được gọi là “mật mã chống lượng tử” hoặc “mật mã an toàn lượng tử”. Phần lớn các cuộc tấn công lượng tử nhắm vào các thuật toán khóa công khai. Các hướng nghiên cứu của mật mã hậu lượng tử bao gồm mật mã dựa trên mạng lưới (lattice), học có khả năng chịu lỗi (fault-tolerant learning), đa biến đa thức (multivariate polynomials), v.v. Các thuật toán này đều nhằm đảm bảo dữ liệu riêng tư được an toàn trong môi trường tính toán lượng tử tương lai.
Việc chuẩn hóa chống lượng tử đã có tiến trình 10 năm. Bắt đầu từ năm 2016, khi NIST (National Institute of Standards and Technology — Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia) khởi động dự án mật mã hậu lượng tử, trải qua nhiều vòng đánh giá. Tháng 8/2024, NIST chính thức công bố các tiêu chuẩn mã hóa mật mã hậu lượng tử đầu tiên. Mục tiêu chỉ có một: để ứng phó với mối đe dọa lượng tử trong tương lai đối với các thuật toán khóa công khai hiện tại (RSA và mã hóa đường cong elip). Ba tiêu chuẩn mật mã hậu lượng tử này lần lượt là:
Chúng được gọi là “thuật toán chống lượng tử” vì cốt lõi ở chỗ: chúng không còn dựa vào các bài toán toán học mà Shor có thể bẻ khóa hiệu quả (như phân tích số lớn hoặc bài toán logarit rời rạc trên đường cong elip), mà được xây dựng trên các nền tảng toán học mà hiện nay máy tính lượng tử vẫn khó phá vỡ.
Các thuật toán mã hóa truyền thống (như RSA, ECC) có độ an toàn dựa trên việc “phân tích số lớn rất khó” hoặc “suy ngược khóa riêng trên đường cong elip rất khó”. Nhưng máy tính lượng tử có thể dùng thuật toán Shor để bẻ khóa với tốc độ tăng theo cấp số mũ, vì vậy về mặt lý thuyết chúng không còn an toàn nữa.
Còn ML-KEM và ML-DSA dựa trên “mật mã lưới (lattice)”. Hiểu đơn giản là: trong một mê cung toán học cực kỳ phức tạp, nhiều chiều, tìm ra một lời giải cụ thể; hiện vẫn chưa có thuật toán lượng tử như Shor giúp tăng tốc bẻ khóa đáng kể các bài toán lưới. Vì vậy, ngay cả trong môi trường lượng tử, các bài toán này vẫn được xem là cực kỳ khó.
SLH-DSA (tên gốc SPHINCS+) thì dựa trên hàm băm. Với các hàm băm, máy tính lượng tử tối đa chỉ có thể dùng Grover để tăng tốc theo bình phương, chứ không phải tăng tốc theo cấp số mũ. Điều này có nghĩa là: miễn là tăng phù hợp các tham số bảo mật (ví dụ dùng độ dài băm lớn hơn), có thể bù lại lợi thế tăng tốc mà lượng tử mang đến, do đó độ an toàn vững hơn, nhưng đổi lại kích thước chữ ký lớn hơn và tốc độ tạo chữ ký chậm hơn.
Tóm lại, các thuật toán chống lượng tử an toàn vì chúng dựa trên các bài toán khó về mặt toán học mà máy tính lượng tử hiện tại không thể giải hiệu quả (bài toán lưới hoặc bài toán băm), chứ không phải các bài toán phân tích số lớn truyền thống dễ bị thuật toán Shor bẻ khóa.
Dựa trên các tiêu chuẩn ở trên, các nhà phát triển đã nghiên cứu ba nhóm hướng công nghệ thuật toán chống lượng tử chính:
Ngoài ba hướng công nghệ chính này, còn có các hướng ngách khác tương ứng với các kịch bản sử dụng khác nhau, như mật mã dựa trên đa biến và trao đổi khóa đồng nguồn siêu kỳ dị (đã bị bẻ khóa) v.v. Hướng mật mã dựa trên đa biến thường được dùng để tạo và xác thực chữ ký nhanh trong blockchain; điểm mạnh của nó là tốc độ xác minh nhanh, vì vậy phù hợp hơn cho chữ ký hơn là cho mã hóa. Trao đổi khóa đồng nguồn siêu kỳ dị trước đây thường dùng trong giao thức SSL để thiết lập khóa phiên an toàn lượng tử, nhưng đã bị bẻ khóa vào năm 2022; vì vậy NIST của Mỹ đã loại bỏ hướng này khỏi danh mục tiêu chuẩn.
Tóm lại, cốt lõi của mật mã hậu lượng tử là dùng các cơ chế bảo vệ toán học mới để thay thế các “cơ chế bảo vệ toán học cũ” mà tương lai sẽ bị tính toán lượng tử bẻ khóa, nhờ đó bảo vệ an toàn quyền riêng tư của dữ liệu. Vì thế, trong các ngành tài chính — nơi phụ thuộc cao vào mã hóa dữ liệu — việc triển khai và chuyển đổi mật mã hậu lượng tử đặc biệt quan trọng. Hiện nay, các công ty công nghệ hàng đầu thế giới (Google, Microsoft, Amazon…) đang từng bước tích hợp các thuật toán này vào trình duyệt máy tính và hệ điều hành. Vì vậy người dùng phổ thông không cần quá lo lắng, vì các doanh nghiệp nền tảng lớn đã bắt đầu lên kế hoạch chuyển sang thuật toán bảo mật lượng tử.
Tiến triển chống lượng tử của ngành blockchain
Đối với ngành blockchain vốn phụ thuộc nặng vào an toàn mật mã, mối đe dọa tiềm ẩn của tính toán lượng tử không phải là thứ gần đây mới được quan tâm, mà từ nhiều năm trước đã bắt đầu nghiên cứu sớm và chuẩn bị công nghệ. “Một sự đồng thuận” hình thành giữa các tổ chức đầu ngành và người làm trong lĩnh vực này là: mối đe dọa do tính toán lượng tử có thể giải quyết theo hướng kỹ thuật (engineering) chứ không phải là rủi ro mang tính hệ thống không thể ứng phó.
Vì vậy, dù “blockchain chống lượng tử gốc” vẫn chưa trở thành hướng chủ đạo, nhưng cùng với việc cơ chế quản trị dần được thúc đẩy, một số doanh nghiệp và chain công (public chain) hàng đầu đã bắt đầu chuẩn bị cho môi trường bảo mật lượng tử. Một loạt động thái gần đây cho thấy ngành đang chuyển dần từ thảo luận lý thuyết sang giai đoạn lập kế hoạch triển khai.
Ví dụ, Coinbase — một trong những công ty mã hóa niêm yết lớn nhất toàn cầu — vào tháng 1/2026 đã thành lập ủy ban tư vấn lượng tử độc lập, mời các giáo sư tính toán lượng tử và chuyên gia an ninh từ giới học thuật Mỹ tham gia, dự kiến sẽ công bố báo cáo đánh giá rủi ro lượng tử và lộ trình chuyển đổi chống lượng tử. Kế hoạch của họ bao gồm nâng cấp cơ chế xử lý địa chỉ Bitcoin, củng cố hệ thống quản lý khóa nội bộ, đồng thời dần hỗ trợ các sơ đồ chữ ký hậu lượng tử như chữ ký số dựa trên module lưới (ML-DSA), v.v.
Trong khi đó, Ethereum Foundation cũng thành lập một đội nghiên cứu chống lượng tử chuyên biệt và đưa bảo mật lượng tử vào mức ưu tiên chiến lược cao nhất cho năm 2026. Những nỗ lực này cho thấy 2026 có thể là điểm khởi đầu cho kế hoạch “thời đại chống lượng tử” của blockchain, khi bảo mật lượng tử chuyển từ chủ đề lý thuyết sang giai đoạn thực thi kỹ thuật (sẽ giới thiệu cụ thể ở phần dưới).
Ngược lại, cộng đồng Bitcoin đi theo hướng thận trọng hơn. Thách thức không chỉ nằm ở cấp độ kỹ thuật, mà còn ở cấp độ quản trị. Vì cơ chế quản trị của Bitcoin phụ thuộc rất mạnh vào sự đồng thuận của cộng đồng, chu kỳ nâng cấp thường được tính theo “nhiều năm”. Do đó, bài toán lớn mà việc chuyển đổi bảo mật lượng tử gặp phải chủ yếu đến từ việc phối hợp ra quyết định và hình thành đồng thuận, chứ không phải triển khai kỹ thuật thuần túy.
Hiện tại, cộng đồng Bitcoin chủ yếu thảo luận ba hướng kỹ thuật:
Nhưng trong ngắn hạn, việc hình thành một giải pháp thống nhất vẫn gặp khó khăn.
Đề xuất gần đây được chú ý là BIP-360 (còn gọi là Pay-to-Tapscript-Hash, P2TSH). Đề xuất này lần đầu tiên được đưa ra vào năm 2024 và đến cuối năm 2025 đã có bản cập nhật quan trọng. Hiện nó vẫn đang trong giai đoạn bản thảo, nhưng quy mô thảo luận đã khá lớn. Ý tưởng cốt lõi là kế thừa cơ chế đầu ra (output mechanism) của nâng cấp Taproot năm 2021, xóa bỏ Key Path Spend (chi tiêu qua đường khóa công khai), giảm rủi ro khóa công khai bị phơi lộ trên chuỗi theo các định dạng địa chỉ ban đầu, từ đó dành không gian cho tương lai tích hợp thuật toán chữ ký chống lượng tử.
Tuy nhiên, trong nội bộ cộng đồng vẫn có một luồng ý kiến khác: cho rằng mối đe dọa lượng tử vẫn đang ở giai đoạn sớm, còn cách xa thời điểm tấn công thực tế; vì vậy liệu có cần nâng cấp quy mô lớn ngay lập tức hay không vẫn còn tranh cãi.
Tức là, ngành blockchain không phải chờ đợi thụ động trước cú sốc lượng tử, mà đang thúc đẩy chuyển đổi chống lượng tử theo từng bước dựa trên các nhịp độ quản trị khác nhau và các khung nhận thức rủi ro. Thách thức thực sự không chỉ là triển khai kỹ thuật, mà là cách đạt được sự đồng thuận nâng cấp xuyên qua các cộng đồng và cấu trúc lợi ích trong một mạng mở.
Dù hiện tại có vẻ như Bitcoin chưa hề bị tấn công lượng tử thực tế và cũng chưa có mối đe dọa an ninh trực tiếp, nhưng vẫn có một phần Bitcoin đang nằm trong vùng rủi ro lượng tử. Tại Mỹ, công ty Coinshares ở New Jersey cho biết các địa chỉ khóa công khai theo định dạng Pay-To-Public-Key (P2PK) được dùng sớm nhất sẽ dễ trở thành mục tiêu của các cuộc tấn công lượng tử hơn; khoảng 1,6 triệu địa chỉ (chiếm 8% tổng số) sẽ bị đe dọa dễ hơn. Số lượng Bitcoin có khả năng gây ra biến động thị trường lớn là khoảng 10.000 BTC.
Thống kê số lượng Bitcoin chịu ảnh hưởng bởi mối đe dọa lượng tử, nguồn ảnh: Coinshare
Xét đến vấn đề chu kỳ nâng cấp của mạng blockchain khá dài, trước khi cộng đồng Bitcoin nâng cấp chính thức chống lượng tử, cộng đồng nhà phát triển cũng đang tích cực thử tạo ra các giải pháp “nhanh”. Ví dụ, nhóm Project Eleven vào năm 2025 đã phát triển công cụ tạo khóa chống lượng tử Yellow Pages, giúp người dùng Bitcoin có thể liên kết trực tiếp Bitcoin của họ tới địa chỉ chống lượng tử và chứng minh quyền sở hữu.
Cơ chế của Yellow Pages khá gọn: sản phẩm có thể tạo ra khóa chữ ký hậu lượng tử (hỗ trợ tiêu chuẩn NIST). Sau khi người dùng ký, hệ thống sẽ liên kết địa chỉ của họ với khóa hậu lượng tử. Khi mối đe dọa lượng tử đến gần, người dùng có thể chuyển Bitcoin sang địa chỉ an toàn lượng tử sau khi chứng minh quyền sở hữu. Ngoài blockchain Bitcoin, Project Eleven đang hợp tác với Solana và các blockchain phổ biến khác để phát triển một loạt công cụ cho cơ sở hạ tầng ở thời kỳ hậu lượng tử.
So với chu kỳ nâng cấp của Bitcoin, cộng đồng Ethereum có tính tiên phong hơn. Tháng 11/2025, người sáng lập Ethereum Vitalik Buterin tại hội nghị Devconnect đã cảnh báo rằng tính toán lượng tử có thể có đủ năng lực để bẻ khóa bảo mật của Ethereum trước cuộc bầu cử Mỹ năm 2028. Vitalik Buterin tích cực thúc đẩy cộng đồng Ethereum hoàn thành quá trình chuyển đổi hệ thống bảo mật lượng tử trong vòng 4 năm. Hai tháng sau, vào tháng 1/2026, Ethereum Foundation đưa bảo mật lượng tử vào mức ưu tiên chiến lược hàng đầu của năm và thành lập một đội hậu lượng tử chuyên biệt. Đội này được tài trợ để hỗ trợ và phát triển phần mềm nâng cấp bảo mật lượng tử liên quan. Tháng 2/2026, Vitalik Buterin cập nhật trên X lộ trình chống lượng tử của Ethereum: Ethereum sẽ thay thế chữ ký BLS hiện tại bằng lộ trình công nghệ dựa trên hàm băm (Hash-based cryptography, xem phần trên), đồng thời dùng STARK để tổng hợp và giảm chi phí. Mục tiêu của họ là trong một năm, thông qua nâng cấp EIP-8141, giải quyết triệt để vấn đề account abstraction (trừu tượng hóa tài khoản) và thoát khỏi chữ ký đơn lẻ ECDSA (dễ bị tấn công lượng tử). Khi đó người dùng có thể chuyển tự do giữa các sơ đồ chữ ký, bao gồm chữ ký chống lượng tử (theo lộ trình dựa trên hàm băm).
Ngoài ra, Ethereum Foundation cũng sẽ chi 2 triệu USD để tạo động lực cho các nghiên cứu và phát triển liên quan. Nghiên cứu viên Ethereum Justin Drake cũng cho biết Ethereum đang chuyển từ giai đoạn nghiên cứu sang giai đoạn thực thi kỹ thuật, bao gồm việc tổ chức các hội nghị dành cho nhà phát triển chống lượng tử, phát hành các testnet chống lượng tử cho nhiều client, v.v.
Song song, mạng lớp hai của Ethereum là Optimism cũng vào tháng 1/2026 đã công bố chiến lược lộ trình chống lượng tử Superchain / OP Stack, kế hoạch đến trước năm 2036 sẽ ngừng các EOA (External Owned Accounts — tài khoản do bên ngoài nắm giữ) dựa trên ECDSA, vốn dễ bị tấn công, và chuyển từ lớp AA (Account Abstraction — trừu tượng hóa tài khoản) sang kỷ nguyên hậu lượng tử. Ví dụ, các ví bên ngoài có thể ủy quyền quyền hạn cho các tài khoản hợp đồng thông minh. Năm 2036, OP mainnet và hệ sinh thái của nó sẽ không còn chấp nhận các giao dịch thuần dựa trên chữ ký ECDSA; người dùng bắt buộc phải tương tác trên chuỗi thông qua các tài khoản hợp đồng thông minh hỗ trợ chữ ký hậu lượng tử, nhưng người dùng không cần chuyển tài sản. Là một L2 (mạng lớp hai), Optimism sẽ trở thành “người tiên phong” thăm dò về an toàn lượng tử cho Ethereum. Trong những năm tiếp theo, Optimism sẽ song song hỗ trợ chữ ký ECDSA và chữ ký hậu lượng tử PQ, huy động hệ sinh thái của mình như các dApp (ứng dụng phi tập trung) để chuyển sang tài khoản hợp đồng thông minh, cuối cùng loại bỏ ECDSA — thứ dễ bị tấn công bởi lượng tử.
Trong ngành blockchain vốn phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng mật mã, năm 2026 là mốc thời gian để chống lượng tử chuyển từ lý thuyết sang thực thi cụ thể. Việc chuyển đổi lượng tử trong hệ sinh thái Ethereum có tính trơn tru hơn và được lên lịch nhiều hơn; trong khi cộng đồng Bitcoin chưa nâng cấp chính thức, đã xuất hiện các đề xuất trong phạm vi thảo luận có quy mô, và thiết kế mạng của họ là nâng cấp được. Khi có thêm nhiều đề xuất chống lượng tử xuất hiện, trước thời điểm mối đe dọa lượng tử xảy ra, cộng đồng có thể đồng bộ cập nhật thuật toán qua soft fork. Đồng thời, trước khi mạng blockchain nâng cấp thành công, người dùng cũng có thể chọn dùng các công cụ mã nguồn mở (như YellowPages đã nhắc ở phần trên) để đảm bảo tài sản của họ ở mức “an toàn lượng tử”.
Khuyến nghị chuẩn bị chống lượng tử và diễn tiến thời gian của ngành blockchain
Tính đến hiện tại, công nghệ máy tính lượng tử đang chuyển từ quy mô hàng trăm qubit sang hàng nghìn qubit. Năm 2025, Fujitsu (Nhật Bản) và Riken hợp tác phát triển máy siêu dẫn 256 qubit, mục tiêu đến năm 2026 phát triển một máy tính lượng tử có hơn 1000 qubit. Ngày 25 tháng 3 năm 2026, Google sẽ cập nhật lại lịch trình kỷ nguyên hậu lượng tử lên năm 2029 và kêu gọi ngành tiến hành chuyển đổi an toàn. Mặc dù quy mô qubit hiện tại chưa đủ để bẻ khóa nhanh các mã hóa truyền thống, nhưng cùng với việc máy tính lượng tử được cải tiến, mức lưu trữ qubit sẽ tăng theo cấp số mũ trong thời gian gần. Vì vậy, giữa nhà nước và doanh nghiệp cũng đã đưa ra m