Tính toán lượng tử mới突破 đối với Blockchain

Google gần đây đã ra mắt chip tính toán lượng tử thế hệ mới Willow, đây là một bước đột phá lớn tiếp theo sau khi giới thiệu chip Sycamore vào năm 2019 để đạt được "thống trị lượng tử". Chip Willow có 105 qubit và đã đạt được hiệu suất tốt nhất trong cùng loại trong cả hai bài kiểm tra chuẩn về sửa lỗi lượng tử và lấy mẫu mạch ngẫu nhiên.

Trong thử nghiệm lấy mẫu mạch ngẫu nhiên, chip Willow chỉ mất 5 phút để hoàn thành nhiệm vụ tính toán mà siêu máy tính nhanh nhất hiện nay cần 10^25 năm mới có thể hoàn thành. Thành tựu này đã thu hút sự chú ý rộng rãi từ cộng đồng khoa học công nghệ. Chip Willow có khả năng giảm tỷ lệ lỗi một cách theo cấp số nhân, xuống dưới một ngưỡng quan trọng nào đó, điều này đã mở đường cho việc hiện thực hóa máy tính lượng tử quy mô lớn.

Tiến bộ công nghệ này đã tạo ra ảnh hưởng sâu rộng đến nhiều ngành, đặc biệt là lĩnh vực Blockchain và tiền điện tử. Mặc dù hiện tại 105 qubit của chip Willow vẫn chưa đủ để phá vỡ các thuật toán mật mã mà các đồng tiền điện tử như Bitcoin sử dụng, nhưng nó báo hiệu rằng sự phát triển của máy tính lượng tử đang tăng tốc.

Các loại tiền điện tử như Bitcoin sử dụng rộng rãi thuật toán chữ ký số Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA) và hàm băm SHA-256 để đảm bảo an toàn cho giao dịch. Về lý thuyết, các thuật toán lượng tử có thể phá vỡ những thuật toán này, đặc biệt là ECDSA. Khi máy tính lượng tử quy mô lớn ra đời, chúng có thể phá vỡ khóa riêng ECDSA trong thời gian ngắn, từ đó đe dọa đến sự an toàn của tiền điện tử.

Để đối phó với mối đe dọa tiềm tàng này, việc phát triển công nghệ blockchain chống lượng tử trở nên ngày càng cấp bách. Mật mã hậu lượng tử (PQC) là một loại thuật toán mật mã mới có thể chống lại các cuộc tấn công từ tính toán lượng tử. Một số tổ chức đã bắt đầu nghiên cứu việc chuyển đổi blockchain sang cấp độ chống lượng tử để đảm bảo an ninh lâu dài cho blockchain trong tương lai.

Ví dụ, một tổ chức đã hoàn thành việc xây dựng khả năng mật mã hậu lượng tử toàn bộ quy trình Blockchain, phát triển một thư viện mật mã hỗ trợ nhiều thuật toán mật mã hậu lượng tử theo tiêu chuẩn NIST. Đồng thời, nhằm giải quyết vấn đề mở rộng lưu trữ chữ ký hậu lượng tử, họ đã cải thiện hiệu suất của Blockchain chống lượng tử thông qua việc tối ưu hóa quy trình đồng thuận.

Ngoài ra, cũng đã có tiến triển trong việc chuyển đổi sang các thuật toán mã hóa mạnh với tính năng phong phú sau lượng tử. Một nhóm nghiên cứu đã phát triển một giao thức quản lý khóa phân tán cho thuật toán chữ ký tiêu chuẩn NIST sau lượng tử Dilithium, đây là giao thức chữ ký phân tán ngưỡng hiệu quả đầu tiên trong ngành.

Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ tính toán lượng tử, cách bảo vệ tính an toàn của blockchain và tiền điện tử trong thời đại lượng tử đã trở thành mối quan tâm chung của giới công nghệ và tài chính. Phát triển và hoàn thiện công nghệ blockchain chống lượng tử sẽ là hướng nghiên cứu quan trọng trong một thời gian tới.