Tính toán lượng tử đe dọa Bitcoin: 420 tỷ đô la tài sản đối mặt với rủi ro

Tại một bữa trưa riêng tư trong hội nghị Bitcoin 2025, các chuyên gia tiền điện tử đã thể hiện vẻ mặt nghiêm túc hiếm thấy. Họ lo ngại về sự phát triển nhanh chóng của công nghệ tính toán lượng tử, có thể đe dọa đến sự an toàn mã hóa của Bitcoin. Có những cảnh báo rằng, các máy tính lượng tử mạnh mẽ có thể phá vỡ khóa riêng của Bitcoin trong vài năm tới, đặt Bitcoin trị giá khoảng 42 tỷ đô la vào tình thế nguy hiểm, và thậm chí có thể gây ra "sự kiện thanh lý" trên toàn thị trường.

Lo lắng này không phải là không có căn cứ. Nghiên cứu mới nhất của một đội ngũ trí tuệ nhân tạo lượng tử chỉ ra rằng, tài nguyên lượng tử cần thiết để phá vỡ thuật toán mã hóa RSA đang được sử dụng rộng rãi hiện nay đã giảm 20 lần so với ước tính trước đó. Mặc dù Bitcoin sử dụng thuật toán chữ ký số đường cong elliptic (ECDSA), thay vì RSA, nhưng cả hai đều có thể bị đe dọa bởi các thuật toán lượng tử trên cơ sở toán học. Một chuyên gia trong ngành đã kêu gọi: "Cộng đồng Bitcoin cần đạt được sự đồng thuận trước khi mối đe dọa lượng tử trở thành một cuộc khủng hoảng sinh tồn thực sự, và tìm ra các phương pháp giảm thiểu."

Để hiểu mối đe dọa của Tính toán lượng tử đối với Bitcoin, trước tiên cần hiểu về ECDSA. Khi tạo ví Bitcoin, một cặp khóa sẽ được tạo ra: một khóa riêng và một khóa công khai. Khóa công khai được băm để tạo ra địa chỉ Bitcoin. Khi giao dịch, khóa riêng được sử dụng để ký số giao dịch, những người khác trong mạng có thể sử dụng khóa công khai để xác minh tính xác thực của chữ ký. Đối với máy tính truyền thống, việc suy ra khóa riêng từ khóa công khai về mặt toán học được coi là không khả thi, đây là nền tảng cho sự an toàn của Bitcoin.

Tuy nhiên, sự xuất hiện của máy tính lượng tử, đặc biệt là sự ra đời của thuật toán Shor, đã thay đổi tình hình này. Thuật toán Shor có khả năng giải quyết hiệu quả các bài toán phân tích thừa số nguyên lớn và bài toán logarithm rời rạc, đây chính là cơ sở toán học cho tính an toàn của các hệ thống mã hóa khóa công khai như RSA và ECDSA. Về lý thuyết, một máy tính lượng tử đủ mạnh có thể sử dụng thuật toán Shor để tính toán nhanh chóng khóa riêng tương ứng từ khóa công khai đã biết.

Những địa chỉ dễ bị tấn công nhất là những địa chỉ trực tiếp công khai khóa công khai, như địa chỉ P2PK được sử dụng trong những ngày đầu. Ước tính có khoảng 1.9 triệu đến 2 triệu Bitcoin vẫn được lưu trữ trong những địa chỉ này. Địa chỉ P2PKH phổ biến hơn, mặc dù địa chỉ tự nó là giá trị băm của khóa công khai, tương đối an toàn, nhưng một khi địa chỉ đó đã thực hiện giao dịch chi tiêu, khóa công khai của nó sẽ được công khai trong dữ liệu giao dịch. Nếu những địa chỉ này được sử dụng lại, khóa công khai của chúng sẽ liên tục bị công khai, cũng đối mặt với rủi ro. Theo phân tích, số Bitcoin có thể bị lộ khóa công khai do lý do tái sử dụng địa chỉ có thể lên tới hàng triệu.

Điều đáng lo ngại hơn là "tấn công ngắn hạn". Khi thực hiện giao dịch Bitcoin, khóa công khai sẽ được phát sóng cùng với thông tin giao dịch đến mạng lưới, chờ xác nhận. Quá trình này thường mất từ 10 đến 60 phút. Nếu máy tính lượng tử có thể phá vỡ khóa riêng từ khóa công khai đã phát sóng trong khoảng thời gian ngắn này, nó có thể tạo ra một giao dịch mới, chuyển Bitcoin đi trước. Một khi cuộc tấn công này trở thành hiện thực, hầu hết tất cả các loại giao dịch Bitcoin sẽ phải đối mặt với mối đe dọa ngay lập tức.

Về mặt phần cứng, các công ty công nghệ lớn đang tích cực thúc đẩy sự phát triển của máy tính lượng tử. Lộ trình lượng tử của một công ty cho thấy bộ xử lý của họ đã đạt 1121 bit lượng tử vật lý và dự kiến sẽ ra mắt hệ thống có 1386 bit lượng tử vật lý vào năm 2025. Một công ty khác đã thông báo rằng hệ thống tính toán lượng tử của họ sẽ được thương mại hóa vào cuối năm đó và có thể hỗ trợ "ít nhất 50 bit lượng tử logic độ trung thực cao".

Tuy nhiên, các chuyên gia vẫn còn bất đồng về thời gian dự đoán sự xuất hiện của máy tính lượng tử có khả năng làm tổn hại đến Bitcoin. Một số ước tính cho rằng có thể xuất hiện trong vòng 3 đến 5 năm tới, trong khi những người khác lại cho rằng ít nhất còn cần mười năm hoặc lâu hơn.

Đối mặt với mối đe dọa lượng tử, giới mật mã học đã bắt đầu nghiên cứu "mật mã hậu lượng tử" (PQC). Một viện tiêu chuẩn và công nghệ quốc gia đã công bố bộ thuật toán PQC tiêu chuẩn hóa đầu tiên. Đối với Bitcoin, các phương án ký dựa trên băm, như SPHINCS+, được coi là một đối thủ mạnh. Tuy nhiên, việc tích hợp các thuật toán PQC này mà không hy sinh các đặc tính cốt lõi của Bitcoin là một thách thức công nghệ lớn.

Thách thức lớn hơn là làm thế nào để chuyển Bitcoin từ ECDSA hiện tại sang tiêu chuẩn PQC mới. Điều này không chỉ liên quan đến việc sửa đổi mã mà còn cần nâng cấp cơ bản giao thức Bitcoin, cũng như sự chuyển tiếp suôn sẻ cho hàng triệu người dùng trên toàn cầu và hàng trăm tỷ đô la tài sản.

Một số nhà phát triển đã đề xuất các kế hoạch quyết liệt, chẳng hạn như thiết lập "thời hạn di chuyển cuối cùng", sau đó, những Bitcoin chưa được di chuyển đến địa chỉ chống lượng tử có thể được coi là "đã bị tiêu hủy". Các đề xuất như vậy nhấn mạnh sự khác biệt tiềm tàng trong cộng đồng khi đối phó với các mối đe dọa lượng tử, cũng như sự khó khăn trong việc đạt được đồng thuận dưới mô hình quản trị phi tập trung.

Hệ sinh thái Bitcoin hiện tại dường như chưa chuẩn bị đầy đủ cho mối đe dọa lượng tử. Mặc dù cộng đồng phát triển đang nâng cao nhận thức về mối đe dọa lượng tử, nhưng còn một chặng đường dài để hình thành một lộ trình nâng cấp rõ ràng, được đồng thuận rộng rãi. Hiện tại, các sàn giao dịch Bitcoin chính, nhà cung cấp ví hoặc các mỏ lớn vẫn chưa công khai kế hoạch chuyển đổi PQC của họ.

Nếu Bitcoin không kịp thời hoàn thành việc chuyển đổi PQC, hậu quả có thể không chỉ là một số người dùng mất Bitcoin. Một cuộc tấn công lượng tử quy mô lớn có thể kích hoạt "sự kiện thanh lý" trên thị trường, dẫn đến giá Bitcoin giảm thảm hại và có thể ảnh hưởng đến toàn bộ thị trường tiền điện tử, thậm chí ảnh hưởng đến các tổ chức tài chính truyền thống. Ảnh hưởng sâu xa hơn là sự sụp đổ của lòng tin, có thể khiến niềm tin của công chúng vào tài sản kỹ thuật số giảm xuống mức đóng băng.

Tính toán lượng tử đã tạo ra một thách thức lâu dài chưa từng có đối với Bitcoin. Cộng đồng Bitcoin đang đối mặt với nhiệm vụ khó khăn trong việc nâng cấp hệ thống mật mã cơ sở liên quan đến sự sống còn, đồng thời giữ vững các nguyên tắc cốt lõi. Đây không chỉ là một cuộc đua với sự phát triển của máy tính lượng tử, mà còn là một kỹ thuật hệ thống phức tạp, liên quan đến nghiên cứu thuật toán PQC, tiêu chuẩn hóa, đổi mới giao thức Bitcoin, củng cố đồng thuận cộng đồng và hợp tác di chuyển hệ sinh thái toàn cầu.

Sự phát triển trong tương lai tràn đầy sự không chắc chắn. Bitcoin có thể thành công trong việc tiến hóa, biến mối đe dọa lượng tử thành chất xúc tác cho sự đổi mới công nghệ, hay sẽ mất đi sự nổi bật trong thời đại tính toán lượng tử do khó khăn trong việc đạt được sự đồng thuận, câu trả lời sẽ dần hiện rõ trong các quyết định và hành động của cộng đồng Bitcoin trong những năm tới. Đây là một câu chuyện chưa kết thúc về đổi mới, rủi ro và sự kiên cường, mỗi người tham gia và quan sát sẽ chứng kiến sự phát triển của cuộc cách mạng này.