Máy Tính Lượng Tử và Tương Lai của Tiền Điện Tử
Các nhà khoa học cho rằng máy tính lượng tử sẽ thay đổi thế giới. Với sự trợ giúp của chúng, các nhà nghiên cứu y tế có thể phát triển các phương pháp chữa trị cho bệnh ung thư, và các nhà bảo vệ môi trường có thể giảm thiểu khí thải độc hại vào bầu khí quyển. Tuy nhiên, những lợi ích này có thể không áp dụng cho các loại tiền điện tử. Máy tính lượng tử hoàn toàn khác biệt so với máy tính thông thường. Để hiểu tại sao chúng lại là một mối đe dọa đối với Bitcoin, trước tiên chúng ta cần tìm hiểu cách chúng hoạt động.
Cách Thức Hoạt Động của Máy Tính Lượng Tử
Máy tính cổ điển hoạt động với các bit – số không (0) và số một (1). Mọi thứ mà laptop hoặc smartphone của bạn thực hiện đều dựa vào sự kết hợp của những bit này. Ngược lại, máy tính lượng tử sử dụng qubit (bit lượng tử). Đặc điểm chính của qubit là chúng có thể ở cả trạng thái 0 và 1 cùng một lúc (một thuộc tính gọi là trạng thái chồng chéo). Hơn nữa, qubit có thể liên kết với nhau (sự rối lượng tử), cho phép xử lý một lượng lớn dữ liệu song song. Điều này có nghĩa là máy tính cổ điển xử lý các tùy chọn theo thứ tự, trong khi máy tính lượng tử có thể xử lý nhiều trạng thái đồng thời.
Ví dụ, 2 qubit có thể lưu trữ 4 sự kết hợp (00, 01, 10, 11) cùng một lúc. 50 qubit có thể đại diện cho hơn một triệu triệu trạng thái (250) – một con số lớn đến mức một PC thông thường không thể xử lý trong hàng ngàn năm.
Khả Năng và Mối Đe Dọa Từ Máy Tính Lượng Tử
Sức mạnh tính toán của máy tính lượng tử mở ra nhiều khả năng. Trong y học, nó cho phép mô hình hóa nhanh chóng các phân tử để tạo ra thuốc mới. Trong logistics, nó cho phép tối ưu hóa các tuyến đường phức tạp. Trong tài chính, nó cho phép phân tích một lượng lớn dữ liệu. Hãy tưởng tượng bạn cần tìm một chìa khóa cụ thể trong một chùm chìa khóa khổng lồ. Một máy tính cổ điển sẽ kiểm tra từng cái một, nhưng một máy tính lượng tử có thể “quét” tất cả cùng một lúc nhờ vào trạng thái chồng chéo. Điều này làm cho máy tính lượng tử trở thành một mối đe dọa đối với mật mã: các thuật toán như Shor có thể phá vỡ các mã hóa trong vài phút thay vì hàng tỷ năm.
Mối đe dọa thứ hai liên quan đến việc khai thác. Thuật toán Grover cho phép máy tính lượng tử tăng tốc đáng kể việc tìm kiếm băm. Về lý thuyết, điều này có thể dẫn đến một cuộc tấn công 51%, nơi một người dùng kiểm soát hơn 50% sức mạnh tính toán của mạng. Tuy nhiên, việc phá vỡ SHA-256 sẽ yêu cầu hàng triệu qubit, điều này hiện tại là không thể đạt được.
Vấn Đề Cấp Bách và Giải Pháp
Một vấn đề cấp bách khác là các bitcoin “cũ”. Theo nhà phát triển Bitcoin Core Pieter Wuille, khoảng 7 triệu BTC (37% tổng cung tính đến năm 2019) được lưu trữ trong các địa chỉ có khóa công khai bị lộ. Trong tương lai, máy tính lượng tử có thể tính toán các khóa và đánh cắp tất cả các quỹ này.
“Các kẻ tấn công có thể thu thập các khóa công khai từ blockchain và sau đó giải mã chúng khi máy tính lượng tử đủ mạnh trở nên khả dụng. Đây là cách một cuộc tấn công như vậy sẽ hoạt động: một khóa công khai được tiết lộ khi một giao dịch được công bố. Trong khi giao dịch đang chờ xác nhận, một kẻ thù lượng tử có thể chạy thuật toán Shor, tìm ra khóa riêng và ký giao dịch của riêng họ cho cùng một đồng tiền,” nguồn tin giải thích.
Tuy nhiên, Mithus trấn an rằng hiện tại, ngay cả máy tính lượng tử mạnh nhất cũng không thể phá vỡ mã hóa Bitcoin. Cộng đồng tiền điện tử vẫn có thời gian để chuẩn bị. Khi nào một máy tính lượng tử sẽ phá vỡ Bitcoin? Các máy tính lượng tử hiện nay vẫn giống như các thí nghiệm khoa học hơn là công cụ hack blockchain. Tuy nhiên, điều này có thể thay đổi trong thập kỷ tới.
Các máy tính lượng tử hiện tại (ví dụ: Google Willow với 105 qubit) vẫn chưa thể phá vỡ ECDSA hoặc SHA-256. Điều này yêu cầu hàng triệu qubit với độ chính xác cao. Các hệ thống lượng tử hiện nay, như Condor của IBM (1.121 qubit), hoạt động trong điều kiện cực đoan – ở nhiệt độ gần bằng không tuyệt đối. Chúng cũng liên tục gặp khó khăn với sự suy giảm (mất trạng thái lượng tử). Một cuộc tấn công thực sự vào Bitcoin sẽ yêu cầu hàng triệu qubit ổn định (kỷ lục hiện tại khoảng 1.000), hiệu quả sửa lỗi và thực hiện thực tiễn các thuật toán. Các thuật toán Shor và Grover chỉ đang ở giai đoạn lý thuyết.
Kết Luận
Các chuyên gia (Wired, WSJ) vẫn tin rằng một máy tính lượng tử thực tiễn sẽ không xuất hiện trong ít nhất một thập kỷ, nhưng xu hướng này là đáng lo ngại. Chúng ta có thể còn một hoặc hai thập kỷ nữa để đạt được “khối lượng quan trọng” của các qubit có khả năng phá vỡ ECDSA (một thuật toán mã hóa khóa công khai), trừ khi có một bước đột phá cách mạng. Các nhà phát triển Bitcoin và Ethereum đã bắt đầu thảo luận về việc chuyển sang các hệ thống chống lượng tử. Tuy nhiên, điều này có thể mất nhiều năm. Hiện tại, Mithus khuyên rằng: nên bỏ qua các định dạng địa chỉ lỗi thời (P2PK), nơi khóa công khai có thể nhìn thấy trong blockchain. Sử dụng các tiêu chuẩn hiện đại (Bech32, P2WPKH/P2TR), nơi khóa chỉ được tiết lộ khi quỹ được chi tiêu. Không bao giờ lặp lại các địa chỉ – mỗi khoản thanh toán mới nên nhận được một địa chỉ duy nhất.
Cho đến nay, máy tính lượng tử vẫn chủ yếu là khoa học viễn tưởng. Tuy nhiên, sự phát triển của chúng chỉ là vấn đề thời gian. Như Alex Mithus đã nói,
“mối đe dọa là có thật, nhưng không ngay lập tức.”
Cộng đồng có ít nhất 10 năm để chuẩn bị cho sự ra mắt hàng loạt của máy tính lượng tử.
