Máy tính lượng tử liệu có giết chết Crypto ?

1/ Máy tính lượng tử – Đầu tiên ta cần tìm hiểu về điện toán lượng tử là gì?

Điện toán lượng tử là một phương pháp mới để xử lý dữ liệu và giải quyết các vấn đề, khác với điện toán cổ điển được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị hàng ngày.

Các máy tính lượng tử, trước kia từng bị coi là điều không tưởng. Một số tính toán – trước đây được cho là không thể thực hiện được do tính không tương thích của điện toán lượng tử với điện toán truyền thống – giờ chỉ trở thành vấn đề thời gian.

Tại thời điểm này, các chức năng mã hóa của blockchains được coi là an toàn, do việc phá vỡ chúng sẽ cần các tài nguyên điện toán lớn không thể đạt được với các máy tính cổ điển. Tuy nhiên, một máy tính lượng tử sẽ có thể phá vỡ loại lá chắn mật mã này trong vài ngày.

Liệu <a href='https://phobitcoin.com/may-tinh-luong-tu-lieu-co-giet-chet-crypto'><b class='text-danger'>máy tính lượng tử</b></a> có giết chết bitcoin
Liệu máy tính lượng tử có giết chết bitcoin

Trong khi mối đe dọa này chỉ là lý thuyết bây giờ, nó có thể thành hiện thực trong một thập kỷ tới.

Ý tưởng đằng sau máy tính lượng tử là vượt ra khỏi giới hạn của máy tính truyền thống bằng cách tận dụng cơ học lượng tử – một lĩnh vực trong vật lý mô tả các hành vi và định luật ở quy mô hạ nguyên tử. Hiện tượng lượng tử không dễ nắm bắt vì chúng bị chi phối bởi các định luật hoàn toàn khác so với cơ học cổ điển. Như Richard Feynman, người từng đoạt giải Nobel, đã nói, nếu bạn nghĩ rằng bạn hiểu cơ học lượng tử, thì chắc chắn bạn không biết gì về nó.

Hãy suy nghĩ : Các hạt hạ nguyên tử có thể tồn tại ở nhiều nơi cùng một lúc – được gọi là chồng chất – tiến lên hoặc lùi lại theo thời gian, và thậm chí dịch chuyển tức thời qua cái gọi là vướng víu. Máy tính lượng tử nhằm mục đích hưởng lợi từ các đặc điểm khoa học viễn tưởng này.

Trong khi các bóng bán dẫn của bộ xử lý máy tính cổ điển hoạt động với các bit, mã hóa bằng 0 hoặc một, máy tính lượng tử sử dụng cái gọi là bit lượng tử hoặc qubit. Cái sau có thể mã hóa số 0 và số một thành hai trạng thái khác nhau cũng như tận dụng sự chồng chất và sự vướng víu của hạ nguyên tử. Nói cách khác, qubit cho phép một số lượng lớn các phép tính được thực hiện đồng thời.

Ngày nay, các nhà lãnh đạo của điện toán lượng tử là gã khổng lồ công nghệ Hoa Kỳ IBM và Google. Intel và Microsoft tiếp theo là những đối thủ nặng ký. Amazon cũng quan tâm đến việc tham gia giải đấu. Gần đây, người khổng lồ thương mại điện tử tuyên bố rằng họ cung cấp điện toán lượng tử như một dịch vụ trên các máy chủ AWS của mình.

Google thậm chí đã tuyên bố gần đây rằng họ đã đạt được ưu thế lượng tử, một cột mốc quan trọng trong điện toán lượng tử, trong đó một thiết bị lượng tử có thể giải quyết một vấn đề mà các máy tính thông thường không thể làm được.

2. Vậy điện toán lượng tử là một mối đe dọa cho blockchain?

Câu trả lời ngắn gọn là có, nhưng có nhiều vấn đề để xem xét.

Trước hết, điện toán lượng tử không phải là mối đe dọa đối với blockchain như một khái niệm tự nhiên. Trong khi các máy tính lượng tử ngày nay không thể phá vỡ các chuỗi khối và mật mã cơ bản, thì những máy tính trong tương lai thực sự là một mối đe dọa và cần phải được chuẩn bị.

Mặc dù các máy tính lượng tử sắp tới có thể có khả năng phá vỡ mật mã của các chuỗi khối ngày nay, tuy nhiên mối đe dọa này có thể giảm xuống bằng 0 khi thế giới áp dụng các chuỗi khối kháng lượng tử và thậm chí cả công nghệ sổ cái phân tán với các node dựa vào máy tính lượng tử.

3. Những thuật toán và chuỗi khối nào đang bị đe dọa bởi điện toán lượng tử?

Các máy tính lượng tử mạnh mẽ có thể trở thành mối đe dọa đối với tất cả các blockchain dựa vào ECDSA (Thuật toán Chữ ký số Elliptic Curve), bao gồm Bitcoin và Ethereum.

ECDSA đã trở thành tiêu chuẩn vàng trong việc tạo khóa theo hệ thống mật mã khóa công khai được sử dụng để ký các giao dịch trong hầu hết các chuỗi khối. Hệ thống này cho phép chúng ta tạo khóa riêng 256-bit ngẫu nhiên và khóa công khai mà chúng ta có thể chia sẻ với bất kỳ bên thứ ba nào. Sau đó, khó có thể tìm thấy khóa riêng tạo ra khóa chung, nhưng máy tính lượng tử có thể sử dụng thuật toán để phân tích mối quan hệ toán học giữa khóa chung và khóa riêng, do đó tiết lộ và xâm phạm khóa riêng.

Bitcoin (BTC) đại diện cho trường hợp sử dụng thực tế đầu tiên của blockchain và nó vẫn là loại tiền điện tử chiếm ưu thế nhất hiện có. Việc Bitcoin trở thành xu hướng và thu hút nhiều nhà đầu tư tổ chức khiến nó trở thành ứng cử viên đầu tiên trong số các loại tiền kỹ thuật số được bảo vệ trước mọi mối đe dọa tiềm tàng, bao gồm cả máy tính lượng tử.

Năm 2017, trong khi Bitcoin đang bùng nổ lên mức cao kỷ lục, Divesh Aggarwal thuộc Đại học Quốc gia Singapore và các đồng nghiệp đã nghiên cứu mối đe dọa đối với Bitcoin do máy tính lượng tử tạo ra. Họ là một trong những người đầu tiên kết luận rằng mối nguy hiểm sắp xảy ra.

Máy tính lượng tử giết chết bicoin như thế nào
Máy tính lượng tử giết chết bicoin như thế nào

Các tác giả cho biết, lược đồ đường cong hình elip được Bitcoin sử dụng có nguy cơ cao hơn nhiều và có thể bị phá vỡ hoàn toàn bởi một máy tính lượng tử vào đầu năm 2027, các tác giả cho biết.

Tuy nhiên, dường như các công nghệ lượng tử đang mở rộng với tốc độ nhanh hơn dự kiến ​​trước đây. Gần đây, Google tuyên bố rằng họ đã đạt được ưu thế lượng tử của Google, gợi ý rằng họ đã chế tạo một máy tính có thể giải quyết các nhiệm vụ toán học mà trước đây không thể giải quyết được.

Tuy nhiên, đồng sáng lập Ethereum Vitalik Buterin, doanh nhân Andreas Antonopoulos và các chuyên gia về tiền điện tử khác không sợ sự máy tính lượng tử của Google.

4. Làm sao xử lý các mối đe dọa lượng tử ?

Có hai cách tiếp cận chính để giải quyết các mối đe dọa lượng tử tiềm năng: tạo lớp kháng lượng tử cho giao thức blockchain hiện có để tăng tính bảo mật hoặc tạo ra blockchain kháng lượng tử từ đầu.

Có những dự án đã thực hiện cách tiếp cận thứ hai. Ví dụ tốt nhất là Sổ cái chống lượng tử (QRL), được vận hành bởi Quỹ QRL phi lợi nhuận có trụ sở tại Thụy Sĩ. Với tên gợi ý, QRL đã tạo ra một giao thức blockchain từ số không. QRL được thiết kế để chống lại mọi mối đe dọa từ máy tính lượng tử.

Chuỗi khối QRL hoạt động vào tháng 6 năm 2019, là triển khai công nghiệp đầu tiên của cái gọi là Đề án chữ ký Merkle eXtends (XMSS) – một lược đồ chữ ký dựa trên hàm băm không dễ bị ảnh hưởng bởi máy tính lượng tử. Trong khi XMSS lần đầu tiên được đề xuất cách đây vài năm, QRL đã sử dụng phiên bản XMSS được mô tả bởi Lực lượng đặc nhiệm kỹ thuật Internet vào năm ngoái.

Hiện tại, Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ (NIST) có dự thảo phê duyệt XMSS, sơ đồ chữ ký dựa trên hàm băm được sử dụng trong QRL.

Không giống như các thuật toán mã hóa thông thường như ECDSA, các thuật toán như XMSS và sơ đồ chữ ký dựa trên hàm băm tương tự có tên Leighton-Micali (LMS) tiên tiến hơn nhờ khả năng chống lại các cuộc tấn công máy tính lượng tử. Tuy nhiên, NIST giải thích rằng cả XMSS và LMS đều có xu hướng sử dụng sai và yêu cầu một vài sửa đổi để giải quyết các vấn đề.

Theo dõi để phê duyệt các lược đồ chữ ký dựa trên hàm băm của XMSS và LMS tách biệt với NISTùi gọi chung hơn cho các lược đồ chữ ký sau lượng tử, sẽ kết thúc vào một ngày sau đó, có thể là 2022 hoặc muộn hơn.Cuộc thi lớn do NIST khởi xướng đã nhận được hơn 80 bài nộp cho đến nay. Mục tiêu của cuộc thi là chọn ra thuật toán mật mã sau lượng tử tốt nhất.

Thật thú vị, Cơ quan An ninh Quốc gia Hoa Kỳ cũng bày tỏ sự sẵn sàng để hưởng lợi từ việc đệ trình NIST.

Trở lại năm 2015, NSA cho biết họ đã lên kế hoạch chuyển Hệ thống An ninh Quốc gia sang mật mã khóa công khai sau lượng tử. Trong vài năm qua, cơ quan Hoa Kỳ đã hợp tác với các nhà lãnh đạo trong ngành để đảm bảo rằng nó có đủ thuật toán chống lượng tử sẵn sàng để bảo vệ các hệ thống bảo mật của Hoa Kỳ.

Cho đến ngày hôm nay, chỉ có một số ít các thực thể hoạt động trên các chuỗi khối kháng lượng tử, và xu hướng dự kiến ​​sẽ mở rộng trong những năm tiếp theo.

5. Bitcoin sẽ phải cập nhật cơ sở hạ tầng để trở nên kháng lượng tử?

Mặc dù máy tính lượng tử không phải là mối đe dọa đối với Bitcoin tại thời điểm này, tiền điện tử lâu đời nhất có thể cần một bản nâng cấp trong tương lai.

Bitcoin sử dụng hai sơ đồ bảo mật, chức năng băm được sử dụng trong việc tạo khối và thuật toán ECDSA được sử dụng cho chữ ký. Loại thứ hai dễ bị tổn thương hơn trước các rủi ro do máy tính lượng tử gây ra và nó có thể yêu cầu một lớp bảo vệ bổ sung trong tương lai.

Quay trở lại năm 2017, Andreas Antonopoulos nói rằng chúng ta nên sẵn sàng cho một sự nâng cấp lớn về Bitcoin khi rõ ràng rằng máy tính lượng tử có thể phá vỡ. Tuy nhiên, sẽ hợp lý khi xem xét nâng cấp trước khi những dấu hiệu đầu tiên của mối đe dọa tiềm tàng xuất hiện.