Máy tính lượng tử đe dọa mạng lưới Bitcoin trị giá 2 nghìn tỷ đô la. BTQ Technologies tuyên bố cung cấp một giải pháp.

Thách thức của Máy tính lượng tử đối với Tiền điện tử

Các cuộc thảo luận trên truyền thông thường nhấn mạnh rằng tiền điện tử là một trong những mục tiêu dễ bị tổn thương nhất trước máy tính lượng tử, cho rằng những tiến bộ trong công nghệ này có thể sớm khiến các biện pháp bảo mật mật mã truyền thống trở nên lỗi thời—có thể chỉ trong vòng mười năm tới.

Bộ xử lý dựa trên lượng tử có khả năng xử lý một số phép tính với tốc độ vượt xa các chip thông thường. Sự gia tăng mạnh mẽ về sức mạnh xử lý này đe dọa nhiều hệ thống mật mã hiện tại, vốn dựa vào độ khó và thời gian cần thiết để giải các bài toán toán học phức tạp.

Để đối phó với điều này, các nhà nghiên cứu đang tích cực tìm kiếm giải pháp nhằm chống lại những rủi ro này—một khía cạnh thường bị bỏ qua trong các bài báo giật gân về phần cứng lượng tử mới. Một hướng đi đầy hứa hẹn là chuyển đổi từ các phương pháp mã hóa khóa công khai hiện nay sang các lựa chọn thay thế như chữ ký số dựa trên mạng lưới (lattice-based digital signatures), vốn được cho là có khả năng chống lại các cuộc tấn công lượng tử tốt hơn.

Để giải quyết nguy cơ tiềm ẩn đối với blockchain bitcoin trị giá 2 nghìn tỷ đô la, BTQ Technologies đã giới thiệu Bitcoin Quantum—một fork testnet không cần cấp phép của bitcoin được thiết kế để chống chịu các mối đe dọa lượng tử.

Theo Chris Tam, trưởng bộ phận hợp tác của BTQ, mạng lưới mở này cho phép thợ đào, nhà phát triển và các nhà nghiên cứu thử nghiệm giao dịch chống lượng tử và đánh giá các tác động thực tế của chúng trước khi cần thực hiện bất kỳ thay đổi cấp thiết nào trên mạng Bitcoin chính. Nền tảng này tích hợp cả trình khám phá khối và pool khai thác để truy cập ngay lập tức.

Cách Máy tính lượng tử đe dọa Bitcoin

Công nghệ lượng tử mang đến hai rủi ro lớn cho bitcoin: nó có thể cho phép kẻ tấn công rút ra khóa riêng từ khóa công khai, và nó có thể làm suy yếu hệ thống proof-of-work của mạng lưới, vốn đảm bảo thứ tự giao dịch và tính toàn vẹn của mạng.

Với máy tính lượng tử, việc tính toán nhanh chóng một khóa riêng từ khóa công khai tương ứng sẽ trở nên khả thi, khiến việc đánh cắp tài sản trở nên dễ dàng và làm suy yếu toàn bộ mô hình bảo mật, Tam cảnh báo.

“Quy trình này vốn dĩ là một chiều: bạn tạo ra khóa công khai từ khóa riêng, chứ không phải ngược lại,” Tam giải thích. “Tuy nhiên, máy tính lượng tử có thể giải quyết hiệu quả bài toán logarit rời rạc, vốn được cho là khó đối với máy tính cổ điển, nhưng lại không khó trong thế giới lượng tử.”

Đáng khích lệ, Tam cho biết bảo mật chống lượng tử có thể đạt được với các tài nguyên tính toán và thuật toán hiện tại. Mật mã hậu lượng tử sử dụng giao diện tương tự chữ ký số ngày nay, nhưng dựa trên các bài toán toán học mà máy tính lượng tử rất khó giải quyết.

Tiến trình hướng tới mật mã chống lượng tử

“Chúng ta vẫn sử dụng các thuật toán chữ ký số, nhưng thách thức toán học cốt lõi đang chuyển từ logarit rời rạc sang những bài toán mà máy tính lượng tử được cho là gặp khó khăn,” Tam nói. “Những thuật toán này đang được đưa vào các tiêu chuẩn mật mã quốc tế.”

Quá trình chuyển đổi sang mật mã hậu lượng tử đã được bắt đầu. Ngay từ năm 2016, Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ (NIST) đã bắt đầu tìm kiếm các thuật toán mới để thay thế cho những thuật toán có nguy cơ bị lượng tử hóa phá vỡ.

Vào tháng 8 năm 2024, Hoa Kỳ chính thức chuẩn hóa thuật toán hậu lượng tử có tên Dilithium (hay Thuật toán Chữ ký số dựa trên Module-Lattice, ML-DSA), cũng được sử dụng bởi Bitcoin Quantum.

Tuy nhiên, việc áp dụng trong các lĩnh vực phát triển nhanh như tiền điện tử vẫn còn chậm, chủ yếu do chi phí tính toán cao hơn.

Chữ ký số hậu lượng tử lớn hơn đáng kể—ít nhất gấp 200 lần kích thước chữ ký hiện tại được sử dụng trong các giao dịch blockchain hoặc thậm chí trên các ứng dụng nhắn tin như WhatsApp.

“Có những cách để giải quyết rủi ro lượng tử, nhưng các giải pháp này lại mang đến những thách thức mới, đặc biệt là về hiệu suất và chi phí triển khai trên quy mô lớn,” Tam thừa nhận.

Bảo tồn bản sắc cốt lõi của Bitcoin

Tuy nhiên, trở ngại lớn nhất có thể không phải về mặt kỹ thuật. Việc triển khai những thay đổi như vậy sẽ đòi hỏi một hard fork của blockchain bitcoin—một nâng cấp không tương thích với các phiên bản trước. Việc đạt được đồng thuận cho một thay đổi căn bản như vậy rất có thể sẽ gặp phải sự phản đối mạnh mẽ từ cộng đồng.

Nhiều nhân vật nổi bật trong hệ sinh thái bitcoin cho rằng một hard fork sẽ thực chất tạo ra một loại tiền điện tử mới, tách biệt với bitcoin nguyên bản.

Những đề xuất như BIP-360 nhằm giới thiệu định dạng địa chỉ chống lượng tử và cho phép quá trình di cư dần dần, nhưng hiện vẫn chưa có lộ trình hay quy trình di cư cụ thể nào được thiết lập.

Để trấn an những người còn ngần ngại áp dụng các biện pháp chống lượng tử, Tam nhắc đến người sáng lập bí ẩn của bitcoin, Satoshi Nakamoto, như là thẩm quyền tối cao.

“Ngay từ đầu, Satoshi Nakamoto đã nhận thức được mối đe dọa lượng tử đối với mật mã hiện hữu. Nếu bạn xem lại mã nguồn ban đầu, bạn sẽ thấy Satoshi đã sửa đổi quy trình thanh toán sau vài năm, hiểu rằng một khi khóa công khai bị lộ trên blockchain, máy tính lượng tử có thể rút ra khóa riêng,” Tam giải thích.