Tính toán lượng tử mới đột phá: Ảnh hưởng tiềm năng của chip Willow của Google đến an ninh Blockchain
Google gần đây đã ra mắt một loại chip tính toán lượng tử mới có tên là Willow, đánh dấu một bước đột phá lớn khác kể từ khi công ty này lần đầu tiên đạt được "quyền lực lượng tử" vào năm 2019. Chip Willow có 105 qubit và đạt được hiệu suất tốt nhất trong cùng loại trong hai bài kiểm tra chuẩn là sửa lỗi lượng tử và lấy mẫu mạch ngẫu nhiên.
Điều đặc biệt đáng chú ý là, trong bài kiểm tra lấy mẫu mạch ngẫu nhiên, chip Willow chỉ mất 5 phút để hoàn thành một nhiệm vụ tính toán tốn thời gian đáng kinh ngạc. Nhiệm vụ này ngay cả siêu máy tính nhanh nhất hiện nay cũng cần 10^25 năm để hoàn thành, vượt xa tuổi thọ của vũ trụ đã biết.
Một lợi thế chính của chip Willow là khả năng giảm đáng kể tỷ lệ lỗi. Khi số lượng qubit tăng lên, quá trình tính toán thường dễ gặp lỗi hơn. Tuy nhiên, Willow đã thành công trong việc giảm tỷ lệ lỗi xuống dưới một ngưỡng giới hạn nào đó, điều này được coi là điều kiện quan trọng để đạt được tính toán lượng tử thực tiễn.
Trưởng nhóm Google Quantum AI, Hartmut Neven cho biết, Willow là hệ thống đầu tiên có tỷ lệ lỗi thấp hơn ngưỡng, đại diện cho nguyên mẫu qubit logic lượng tử có thể mở rộng thuyết phục nhất cho đến nay. Thành tựu này cho thấy việc hiện thực hóa máy tính lượng tử có tính thực tiễn quy mô lớn là khả thi.
Ảnh hưởng tiềm năng đến Blockchain và tiền điện tử
Đột phá của Google không chỉ thúc đẩy sự phát triển của Tính toán lượng tử mà còn có ảnh hưởng sâu sắc đến nhiều ngành, đặc biệt là trong lĩnh vực Blockchain và tiền điện tử. Hiện tại, thuật toán chữ ký số đường ellip (ECDSA) và hàm băm SHA-256 được sử dụng rộng rãi trong các giao dịch của tiền điện tử như Bitcoin. ECDSA được sử dụng để ký và xác minh giao dịch, trong khi SHA-256 đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu.
Nghiên cứu cho thấy, các thuật toán lượng tử có thể đe dọa đến những phương pháp mã hóa này. Mặc dù việc phá vỡ SHA-256 cần hàng triệu qubit, nhưng việc phá vỡ ECDSA chỉ cần hàng triệu qubit. Điều này có nghĩa là, một khi máy tính lượng tử đạt đủ quy mô, chúng có thể đe dọa đến sự an toàn của các loại tiền điện tử như Bitcoin.
Hai loại địa chỉ ví được sử dụng trong giao dịch Bitcoin đều có thể đối mặt với rủi ro. Loại đầu tiên sử dụng trực tiếp khóa công khai ECDSA của người nhận, loại thứ hai sử dụng giá trị băm của khóa công khai, nhưng trong giao dịch sẽ tiết lộ khóa công khai. Một khi kẻ tấn công có được khóa công khai ECDSA, về lý thuyết, họ có thể sử dụng thuật toán lượng tử để suy diễn ra khóa riêng, từ đó kiểm soát Bitcoin tương ứng.
Mặc dù 105 qubit của chip Willow vẫn chưa đủ để phá vỡ thuật toán mã hóa của Bitcoin, nhưng nó báo hiệu hướng phát triển của máy tính lượng tử thực dụng quy mô lớn. Điều này đặt ra những thách thức mới cho hệ thống an ninh của tiền điện tử, khiến việc phát triển công nghệ blockchain kháng lượng tử trở thành một nhiệm vụ cấp bách.
Công nghệ Blockchain kháng lượng tử
Để đối phó với mối đe dọa tiềm tàng từ tính toán lượng tử, công nghệ mã hóa hậu lượng tử (PQC) đã ra đời. Các thuật toán mã hóa mới này nhằm chống lại các cuộc tấn công từ tính toán lượng tử, ngay cả khi thời đại lượng tử đến.
Hiện tại, một số tổ chức đã đạt được tiến bộ trong công nghệ blockchain chống lượng tử. Ví dụ, có những nhóm nghiên cứu đã hoàn thành việc xây dựng khả năng mã hóa hậu lượng tử cho toàn bộ quy trình của blockchain, và đã cải tiến thư viện mã hóa dựa trên OpenSSL để hỗ trợ nhiều thuật toán mã hóa hậu lượng tử theo tiêu chuẩn NIST. Những nỗ lực này nhằm cung cấp hỗ trợ kỹ thuật nâng cấp chống lượng tử cho blockchain cũng như các lĩnh vực khác cần tính bảo mật cao.
Ngoài ra, các nhà nghiên cứu cũng đã có những bước đột phá trong việc chuyển giao thuật toán mật mã chức năng cao sau lượng tử. Ví dụ, một giao thức quản lý khóa phân phối được phát triển cho thuật toán chữ ký sau lượng tử Dilithium theo tiêu chuẩn của NIST, là giao thức chữ ký phân tán ngưỡng sau lượng tử hiệu quả đầu tiên trong ngành. Công nghệ này đã khắc phục một số hạn chế của các phương án mật mã sau lượng tử hiện có, đồng thời có sự cải thiện đáng kể về hiệu suất.
Tổng thể mà nói, với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ tính toán lượng tử, ngành công nghiệp blockchain và tiền điện tử cần tích cực đối phó với các thách thức an ninh tiềm ẩn. Việc phát triển và triển khai công nghệ chống lượng tử sẽ trở thành yếu tố then chốt để đảm bảo sự an toàn và độ tin cậy lâu dài của các hệ thống này. Mặc dù các máy tính lượng tử hiện tại chưa thể đe dọa trực tiếp các hệ thống mã hóa hiện có, nhưng xu hướng phát triển trong tương lai chỉ ra rằng việc chuẩn bị sớm là rất quan trọng.
Trang này có thể chứa nội dung của bên thứ ba, được cung cấp chỉ nhằm mục đích thông tin (không phải là tuyên bố/bảo đảm) và không được coi là sự chứng thực cho quan điểm của Gate hoặc là lời khuyên về tài chính hoặc chuyên môn. Xem Tuyên bố từ chối trách nhiệm để biết chi tiết.
Chip lượng tử Willow của Google lập kỷ lục, an ninh Blockchain đối mặt với thách thức mới
Tính toán lượng tử mới đột phá: Ảnh hưởng tiềm năng của chip Willow của Google đến an ninh Blockchain
Google gần đây đã ra mắt một loại chip tính toán lượng tử mới có tên là Willow, đánh dấu một bước đột phá lớn khác kể từ khi công ty này lần đầu tiên đạt được "quyền lực lượng tử" vào năm 2019. Chip Willow có 105 qubit và đạt được hiệu suất tốt nhất trong cùng loại trong hai bài kiểm tra chuẩn là sửa lỗi lượng tử và lấy mẫu mạch ngẫu nhiên.
Điều đặc biệt đáng chú ý là, trong bài kiểm tra lấy mẫu mạch ngẫu nhiên, chip Willow chỉ mất 5 phút để hoàn thành một nhiệm vụ tính toán tốn thời gian đáng kinh ngạc. Nhiệm vụ này ngay cả siêu máy tính nhanh nhất hiện nay cũng cần 10^25 năm để hoàn thành, vượt xa tuổi thọ của vũ trụ đã biết.
Một lợi thế chính của chip Willow là khả năng giảm đáng kể tỷ lệ lỗi. Khi số lượng qubit tăng lên, quá trình tính toán thường dễ gặp lỗi hơn. Tuy nhiên, Willow đã thành công trong việc giảm tỷ lệ lỗi xuống dưới một ngưỡng giới hạn nào đó, điều này được coi là điều kiện quan trọng để đạt được tính toán lượng tử thực tiễn.
Trưởng nhóm Google Quantum AI, Hartmut Neven cho biết, Willow là hệ thống đầu tiên có tỷ lệ lỗi thấp hơn ngưỡng, đại diện cho nguyên mẫu qubit logic lượng tử có thể mở rộng thuyết phục nhất cho đến nay. Thành tựu này cho thấy việc hiện thực hóa máy tính lượng tử có tính thực tiễn quy mô lớn là khả thi.
Ảnh hưởng tiềm năng đến Blockchain và tiền điện tử
Đột phá của Google không chỉ thúc đẩy sự phát triển của Tính toán lượng tử mà còn có ảnh hưởng sâu sắc đến nhiều ngành, đặc biệt là trong lĩnh vực Blockchain và tiền điện tử. Hiện tại, thuật toán chữ ký số đường ellip (ECDSA) và hàm băm SHA-256 được sử dụng rộng rãi trong các giao dịch của tiền điện tử như Bitcoin. ECDSA được sử dụng để ký và xác minh giao dịch, trong khi SHA-256 đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu.
Nghiên cứu cho thấy, các thuật toán lượng tử có thể đe dọa đến những phương pháp mã hóa này. Mặc dù việc phá vỡ SHA-256 cần hàng triệu qubit, nhưng việc phá vỡ ECDSA chỉ cần hàng triệu qubit. Điều này có nghĩa là, một khi máy tính lượng tử đạt đủ quy mô, chúng có thể đe dọa đến sự an toàn của các loại tiền điện tử như Bitcoin.
Hai loại địa chỉ ví được sử dụng trong giao dịch Bitcoin đều có thể đối mặt với rủi ro. Loại đầu tiên sử dụng trực tiếp khóa công khai ECDSA của người nhận, loại thứ hai sử dụng giá trị băm của khóa công khai, nhưng trong giao dịch sẽ tiết lộ khóa công khai. Một khi kẻ tấn công có được khóa công khai ECDSA, về lý thuyết, họ có thể sử dụng thuật toán lượng tử để suy diễn ra khóa riêng, từ đó kiểm soát Bitcoin tương ứng.
Mặc dù 105 qubit của chip Willow vẫn chưa đủ để phá vỡ thuật toán mã hóa của Bitcoin, nhưng nó báo hiệu hướng phát triển của máy tính lượng tử thực dụng quy mô lớn. Điều này đặt ra những thách thức mới cho hệ thống an ninh của tiền điện tử, khiến việc phát triển công nghệ blockchain kháng lượng tử trở thành một nhiệm vụ cấp bách.
Công nghệ Blockchain kháng lượng tử
Để đối phó với mối đe dọa tiềm tàng từ tính toán lượng tử, công nghệ mã hóa hậu lượng tử (PQC) đã ra đời. Các thuật toán mã hóa mới này nhằm chống lại các cuộc tấn công từ tính toán lượng tử, ngay cả khi thời đại lượng tử đến.
Hiện tại, một số tổ chức đã đạt được tiến bộ trong công nghệ blockchain chống lượng tử. Ví dụ, có những nhóm nghiên cứu đã hoàn thành việc xây dựng khả năng mã hóa hậu lượng tử cho toàn bộ quy trình của blockchain, và đã cải tiến thư viện mã hóa dựa trên OpenSSL để hỗ trợ nhiều thuật toán mã hóa hậu lượng tử theo tiêu chuẩn NIST. Những nỗ lực này nhằm cung cấp hỗ trợ kỹ thuật nâng cấp chống lượng tử cho blockchain cũng như các lĩnh vực khác cần tính bảo mật cao.
Ngoài ra, các nhà nghiên cứu cũng đã có những bước đột phá trong việc chuyển giao thuật toán mật mã chức năng cao sau lượng tử. Ví dụ, một giao thức quản lý khóa phân phối được phát triển cho thuật toán chữ ký sau lượng tử Dilithium theo tiêu chuẩn của NIST, là giao thức chữ ký phân tán ngưỡng sau lượng tử hiệu quả đầu tiên trong ngành. Công nghệ này đã khắc phục một số hạn chế của các phương án mật mã sau lượng tử hiện có, đồng thời có sự cải thiện đáng kể về hiệu suất.
Tổng thể mà nói, với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ tính toán lượng tử, ngành công nghiệp blockchain và tiền điện tử cần tích cực đối phó với các thách thức an ninh tiềm ẩn. Việc phát triển và triển khai công nghệ chống lượng tử sẽ trở thành yếu tố then chốt để đảm bảo sự an toàn và độ tin cậy lâu dài của các hệ thống này. Mặc dù các máy tính lượng tử hiện tại chưa thể đe dọa trực tiếp các hệ thống mã hóa hiện có, nhưng xu hướng phát triển trong tương lai chỉ ra rằng việc chuẩn bị sớm là rất quan trọng.