Đang tìm hiểu về một thứ đã nằm trong tầm ngắm của mọi nhà phát triển crypto nghiêm túc gần đây - máy tính lượng tử và cách nó có thể phá vỡ mọi thứ chúng ta nghĩ là an toàn. Dưới đây là những gì thực sự đang diễn ra.

Vì vậy, Bitcoin và Ethereum sử dụng mã hóa elliptic curve (ECC) để giữ an toàn cho khóa riêng của bạn. Hoạt động tốt chống lại máy tính thông thường. Nhưng máy tính lượng tử? Chúng là một sinh vật hoàn toàn khác. Chúng có thể sử dụng một thứ gọi là Thuật Toán Shor để giải quyết vấn đề logarit rời rạc nhanh hơn nhiều so với máy tính cổ điển. Chúng ta đang nói về vài giờ thay vì hàng nghìn năm. Đó là điểm yếu cốt lõi.

Thời gian dự kiến cũng bắt đầu cảm thấy thực tế. Nghiên cứu cho thấy máy tính lượng tử có khả năng phá vỡ các tiêu chuẩn mã hóa hiện tại có thể xuất hiện trong vòng 10 đến 20 năm tới. Bộ xử lý Willow của Google mới đạt 105 qubits - vẫn chưa đủ để phá mã, nhưng cho thấy tốc độ tiến bộ nhanh như thế nào.

Đây chính xác là lý do tại sao các token chống lượng tử đang trở thành xu hướng. Thay vì chờ đợi mối đe dọa trở thành hiện thực, các dự án đã bắt đầu xây dựng với mã hóa hậu lượng tử. Có một số phương pháp chính đang thu hút sự chú ý.

Mã hóa dựa trên lưới (lattice-based cryptography) có lẽ là triển vọng nhất. Hãy tưởng tượng một lưới 3D khổng lồ với hàng tỷ điểm - việc tìm đường ngắn nhất giữa hai điểm là cực kỳ khó tính toán đến mức máy tính lượng tử cũng gặp khó khăn. CRYSTALS-Kyber và CRYSTALS-Dilithium là các thuật toán dẫn đầu trong lĩnh vực này. Chúng hiệu quả và không làm tăng kích thước khóa quá nhiều, điều này quan trọng đối với khả năng mở rộng của blockchain.

Các phương pháp dựa trên hàm băm (hash-based methods) là một góc tiếp cận khác. Quantum Resistant Ledger (QRL) sử dụng XMSS - về cơ bản tạo ra dấu vân tay duy nhất cho các giao dịch không thể đảo ngược. Nó đã hoạt động đáng tin cậy trong thực tế. Mã hóa dựa trên mã (code-based cryptography) giấu tin nhắn trong nhiễu (hệ thống mã McEliece đã ổn định hơn 40 năm), mặc dù kích thước khóa khá lớn. Mã hóa đa biến đa thức (multivariate polynomial cryptography) đưa nhiều phương trình phức tạp cùng lúc vào vấn đề.

Một số dự án đã bắt đầu đi theo hướng này. QRL rõ ràng dẫn đầu với kiến trúc chống lượng tử dựa trên hàm băm. QANplatform tích hợp mã hóa dựa trên lưới vào blockchain của họ đặc biệt cho DApps và hợp đồng thông minh. IOTA sử dụng Hệ Thống Chữ Ký Một Lần của Winternitz để bảo vệ mạng Tangle của họ.

Nhưng đây là nơi mọi thứ trở nên phức tạp. Thuật toán hậu lượng tử đòi hỏi nhiều năng lượng tính toán hơn rất nhiều so với các thuật toán truyền thống. Điều này ảnh hưởng đến tốc độ giao dịch, khả năng mở rộng và tiêu thụ năng lượng. Kích thước khóa rất lớn - đôi khi lên đến vài kilobyte - gây ra các vấn đề về lưu trữ và tương thích với các hệ thống được thiết kế cho các payload nhỏ hơn. Cũng chưa có tiêu chuẩn chung nào. NIST đang làm việc về vấn đề này, nhưng cho đến khi tiêu chuẩn được xác định rõ ràng, các blockchain khác nhau có thể sẽ có các giải pháp không tương thích.

Việc nâng cấp hạ tầng hiện tại cũng rất gian nan. Hầu hết các blockchain đều dựa trên mã hóa truyền thống và không dễ dàng thay thế bằng các phương pháp chống lượng tử. Các hard fork thường gây rối.

Trong tương lai, công việc thực sự nằm ở việc chuẩn hóa, các phương pháp lai trong quá trình chuyển đổi, và đảm bảo các thuật toán này vẫn duy trì hiệu quả. Mối đe dọa "thu hoạch rồi giải mã sau" - nơi kẻ tấn công thu thập dữ liệu mã hóa hiện tại để giải mã sau này bằng máy tính lượng tử - khiến vấn đề này trở nên cấp bách hơn.

Không gian mã hóa chống lượng tử đang ở giai đoạn chuyển từ mối quan tâm lý thuyết sang thực tiễn. Liệu nó có trở thành tiêu chuẩn phổ biến hay chỉ dừng lại ở ngách có lẽ phụ thuộc vào tốc độ tiến bộ của khả năng lượng tử và việc giải quyết các vấn đề về khả dụng.