Cảnh báo cho Bitcoin: Máy tính lượng tử phá vỡ mật mã có thể đến gần hơn dự kiến, Caltech cho biết

Máy tính lượng tử có khả năng phá vỡ mật mã hiện đại có thể yêu cầu ít qubit hơn nhiều so với những gì trước đây tin tưởng, theo nghiên cứu mới từ Viện Công nghệ California.

Trong nghiên cứu được công bố vào thứ Hai, Caltech đã hợp tác với Oratomic có trụ sở tại Pasadena, một công ty khởi nghiệp điện toán lượng tử được thành lập bởi các nhà nghiên cứu Caltech, để phát triển một hệ thống nguyên tử trung hòa mới trong đó các nguyên tử riêng lẻ được giữ và kiểm soát bằng laser để hoạt động như qubit. Làm như vậy có thể cho phép một máy tính lượng tử chịu lỗi chạy thuật toán Shor, có thể lấy được khóa riêng từ khóa công khai được sử dụng trong mật mã đường cong elliptic của Bitcoin, chỉ với 10,000 qubit nguyên tử có thể cấu hình lại.

Đồng sáng lập và CEO của Oratomic, Dolev Bluvstein, một phó giáo sư vật lý thỉnh giảng tại Caltech, cho biết những tiến bộ trong điện toán lượng tử đang đẩy nhanh tiến độ cho các máy thực tế và tăng áp lực chuyển đổi sang mật mã kháng lượng tử.

"Mọi người đã quen với việc máy tính lượng tử luôn còn cách xa 10 năm nữa," Bluvstein nói với Decrypt. "Nhưng khi bạn nhìn lại nơi chúng ta đã ở cách đây hơn mười năm, những ước tính tốt nhất về những gì cần thiết cho thuật toán Shor là một tỷ qubit tại thời điểm các hệ thống tốt nhất mà chúng tôi có trong phòng thí nghiệm chỉ khoảng năm qubit."

Các hệ thống sửa lỗi phổ biến nhất hiện nay thường yêu cầu khoảng 1,000 qubit vật lý để tạo ra một qubit logic đáng tin cậy duy nhất, đơn vị đã được sửa lỗi được sử dụng để thực hiện các phép tính. Chi phí đó đã giúp đẩy các ước tính cho các hệ thống chịu lỗi thực tế lên phạm vi hàng triệu qubit, làm chậm tiến độ hướng tới các máy có khả năng chạy các thuật toán có thể đe dọa mật mã RSA và đường cong elliptic được sử dụng bởi Bitcoin và Ethereum.

Bluvstein lưu ý rằng các hệ thống phòng thí nghiệm hiện tại đã đang tiếp cận—và trong một số trường hợp vượt quá—6,000 qubit vật lý. Nói cách khác, rủi ro mật mã có thể đến sớm hơn nhiều so với những gì các chuyên gia trước đây mong đợi.

"Bạn thực sự có thể thấy kích thước hệ thống và khả năng kiểm soát tăng lên theo thời gian khi kích thước hệ thống yêu cầu giảm xuống," anh ấy nói.

Vào tháng 9, các nhà nghiên cứu Caltech đã tiết lộ một máy tính lượng tử nguyên tử trung hòa vận hành 6,100 qubit với độ chính xác 99.98% và thời gian kết hợp 13 giây. Đó là một cột mốc quan trọng hướng tới các máy lượng tử đã được sửa lỗi cũng làm dấy lên mối lo ngại về các mối đe dọa trong tương lai đối với Bitcoin từ thuật toán Shor.

Mối đe dọa này đã thúc đẩy các chính phủ và các công ty công nghệ bắt đầu chuyển đổi sang mật mã hậu lượng tử, hoặc mã hóa được thiết kế để chịu được các cuộc tấn công lượng tử. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cảnh báo rằng vẫn còn những thách thức kỹ thuật lớn, bao gồm việc mở rộng quy mô các hệ thống lượng tử trong khi duy trì tỷ lệ lỗi cực thấp.

"Chỉ có 10,000 qubit vật lý là điều có thể xảy ra trong vòng một năm," Bluvstein nói. "Nhưng đó thực sự không phải là mục tiêu mà mọi người nghĩ. Không giống như khi bạn thiết kế một máy tính, bạn chỉ đặt các bóng bán dẫn lên chip, rửa tay và nói rằng bạn đã xong. Đó là một nhiệm vụ cực kỳ phức tạp, không hề đơn giản để thực sự đi và xây dựng một trong những thứ này."

Mặc dù vậy, Bluvstein cho biết một máy tính lượng tử thực tế có thể xuất hiện trước cuối thập kỷ.

Tin tức này xuất hiện khi các nhà nghiên cứu Google báo cáo những phát hiện mới vào thứ Ba, cho thấy máy tính lượng tử trong tương lai có thể phá vỡ mật mã đường cong elliptic với ít tài nguyên hơn so với những gì trước đây nghĩ. Điều đó làm tăng thêm sự cấp bách cho các lời kêu gọi chuyển đổi sang mật mã hậu lượng tử trước khi các máy như vậy trở nên khả thi.

Mặc dù ngành Tiền mã hóa ngày càng bắt đầu tập trung vào rủi ro lượng tử, Bluvstein cho biết rủi ro đó mở rộng xa hơn nhiều so với các mạng blockchain và đòi hỏi những thay đổi trên phần lớn thế giới kỹ thuật số hiện đại.

"Tôi nghĩ toàn bộ cơ sở hạ tầng kỹ thuật số của thế giới. Không chỉ là blockchain. Đó là các thiết bị internet vạn vật, truyền thông internet, bộ định tuyến, vệ tinh," anh ấy nói. "Nó trải dài trên toàn bộ cơ sở hạ tầng kỹ thuật số toàn cầu và nó rất phức tạp."