By Kenna Hughes-Castleberry đăng ngày 14 tháng 2022 năm XNUMX
Bạn có thể tìm hiểu thêm về điện toán lượng tử và tiền điện tử tại IQT mùa thu hội nghị về điện toán lượng tử và an ninh mạng.
Khi phát triển công nghệ đổi mới, luôn có một thực tế là các loại công nghệ khác nhau sẽ đe dọa lẫn nhau. Đây dường như là trường hợp của điện toán lượng tử và chuỗi khốin, vì nhiều thuật toán lượng tử sẵn sàng đe dọa hệ thống an toàn hơn của chuỗi khối. Theo một 2022 nghiên cứu by Deloitte, rất ít tiền điện tử hiện tại hoặc các công ty dựa trên chuỗi khối đã nỗ lực để trở nên an toàn lượng tử. “Hầu hết các loại tiền điện tử thậm chí không xác định được vấn đề này [điện toán lượng tử] trong lộ trình của chúng,” nghiên cứu nêu. Mặc dù điện toán lượng tử hiện có thể không đe dọa các nền tảng chuỗi khối, nhưng đến một lúc nào đó, nó sẽ trở nên đủ phát triển để làm như vậy, dẫn đến khả năng xảy ra giảm trong việc sử dụng tiền điện tử.
Xác định thuật toán chuỗi khối và lượng tử
Đối với những người không quen thuộc với blockchain, nền tảng được thiết kế như một sổ cái kỹ thuật số chạy trên nhiều máy trong mạng ngang hàng. Chuỗi khối sử dụng trình tạo số ngẫu nhiên cùng với chính dữ liệu (được lưu trữ bên trong các khối) để tạo hàm băm hoặc nhãn của mỗi khối. Mỗi hàm băm dựa trên một phần hàm băm của khối trước đó, khiến cho việc hack trở nên khó khăn hơn. Nếu một khối bị tấn công, hàm băm của nó sẽ ngay lập tức thay đổi và chuỗi khối bị phá vỡ. Một tin tặc sẽ phải thay đổi thành công tất cả các giá trị băm sau trong chuỗi, cùng với tất cả các giá trị băm trong mọi máy tính trong mạng để tạo ra một vụ hack thành công. Đây là một lý do tại sao blockchain là một nền tảng kỹ thuật số an toàn hơn.
Mark Webber, Kiến trúc sư lượng tử hàng đầu tại Universal Quantum thảo luận về điện toán lượng tử và tiền điện tử cũng như chuỗi khối (PC Universal Quantum)
Tuy nhiên, hầu hết các chuyên gia đều nhìn thấy khả năng của điện toán lượng tử, cụ thể là lượng tử thuật toán, là một mối đe dọa khả thi đối với hệ thống chuỗi khối. Mối đe dọa lớn nhất trong số các thuật toán này là thuật toán của Shor và Grover. thuật toán Shor của được thành lập vào giữa những năm 1990 như một cách để tìm các thừa số nguyên tố của một số nguyên nhất định. “Theo nhiều cách, nó đã khởi động lĩnh vực này với sự phấn khích của một ứng dụng được kết hợp với lợi thế theo cấp số nhân khi sử dụng máy tính lượng tử,” giải thích Mark Webber, trưởng nhóm Quantum Architect tại Lượng tử phổ quát, một công ty tập trung vào việc xây dựng thế hệ máy tính lượng tử tiếp theo. Webber đã nghiên cứu sự tương tác giữa điện toán lượng tử và chuỗi khối, đặc biệt trong trường hợp tiền điện tử. Vì nhiều giao tiếp được mã hóa, chẳng hạn như chuỗi khối, sử dụng khóa chung và khóa riêng cho các thuật toán kênh bảo mật, như của Shor có thể đe dọa tiết lộ khóa riêng thông qua việc xử lý khóa chung. “Mặc dù các khóa này được cho là an toàn trong thế giới cổ điển, nhưng khi chúng tôi có một máy tính lượng tử đủ mạnh, chúng tôi sẽ có thể bẻ khóa các kỹ thuật mã hóa này,” Webber nói thêm.
Tương tự, thuật toán của Grover có thể là mối đe dọa đối với chuỗi khối do khả năng tối ưu hóa khả năng tìm kiếm và tìm các giá trị quan trọng trong các nhóm dữ liệu ngẫu nhiên lớn. Như một 2022 Forbes bài viết nêu rõ: “Sự khác biệt giữa thuật toán của Grover và Shor là thuật toán của Grover có nhiều mối đe dọa hơn đối với dữ liệu được lưu trữ và băm mật mã, trong khi thuật toán của Shor là mối đe dọa đối với kênh liên lạc nơi lưu trữ dữ liệu giữa ví [tiền điện tử] và các nút chuỗi khối.” Vì hai thuật toán này, nhiều chuyên gia dự đoán rằng điện toán lượng tử cuối cùng có thể đe dọa toàn bộ nền tảng tiền điện tử, khiến nó trở nên vô giá trị.
Hiện tại, có một khoảng thời gian trễ khi công nghệ lượng tử tiếp tục phát triển. Và nhiều tổ chức và công ty lượng tử đang sử dụng độ trễ thời gian này để hiểu thêm về lợi ích và mối đe dọa của công nghệ lượng tử. Là một kiến trúc sư lượng tử, Webber không chỉ làm việc để xây dựng thế hệ máy tính lượng tử tiếp theo mà còn cố gắng hiểu dòng thời gian của tác động lượng tử. Anh ấy thường hỏi: “Chúng ta cần giải quyết vấn đề này nhanh đến mức nào để nó trở thành một lợi thế lượng tử phù hợp? Đối với một số vấn đề, bạn có thể vui lòng đợi nhiều ngày để có câu trả lời. Trong khi đối với một số trường hợp, chẳng hạn như vi phạm một số khía cạnh cụ thể của mã hóa, sẽ có một khoảng thời gian dễ bị tổn thương. Điều đó có nghĩa là bạn phải giải nó rất nhanh, chẳng hạn như có thể dưới 10 phút và thời gian chạy mong muốn đó tiếp tục xác định các yêu cầu trên phần cứng lượng tử.”
Khi nói đến mã hóa và chuỗi khối, hiệu ứng lượng tử cũng có thể đóng một vai trò tích cực. “Các trình tạo số ngẫu nhiên cho các phương pháp mã hóa này có thể đến từ một nguồn lượng tử,” Webber nói. “Chúng tôi có thể sử dụng một số lượng nhỏ qubit như một nguồn số ngẫu nhiên thực sự về cơ bản. Bây giờ chúng ta không nói về máy tính lượng tử quy mô lớn ở đây, mà chúng ta đang nói về qubit được sử dụng để tăng cường mức độ mã hóa mà chúng ta có.” Tuy nhiên, những qubit này có thể trở thành con dao hai lưỡi, đồng thời cho phép dễ dàng xâm nhập vào một hệ thống tiền điện tử tiềm năng.
Hack vào tiền điện tử bằng máy tính lượng tử
Nhiều loại tiền điện tử, như Bitcoin, sử dụng một kỹ thuật gọi là đường cong elip (EC) để đảm bảo các giao dịch được mã hóa. EC sử dụng các cặp khóa công khai và khóa riêng cho cả giải mã và mã hóa. “Nó cũng có yếu tố cửa sổ thời gian riêng,” Webber nói thêm. “Điều này dẫn đến một câu hỏi quan trọng: nếu chúng ta có thể phá vỡ các khóa này, thì bao nhiêu phần trăm mạng Bitcoin sẽ dễ bị tấn công? Một nghiên cứu khác đã chỉ ra rằng có một tỷ lệ phần trăm nhất định trong tổng số bitcoin hiện tại dễ bị tấn công chậm và đó là khoảng 25%. Webber và các chuyên gia khác tin rằng phần cứng lượng tử cần thiết cho một cuộc tấn công chậm như vậy vẫn còn vài năm nữa so với thời điểm hiện tại của chúng ta, nhưng tiền điện tử tiếp tục nỗ lực rất ít để chứng minh lượng tử cho hệ thống của họ. Webber giải thích: “Nếu không có thay đổi, sẽ có hai giai đoạn gián đoạn. “Khoảng 25% đầu tiên của tất cả Bitcoin sẽ dễ bị tổn thương và đó sẽ là một cú hích lớn đối với hệ thống, nhưng có lẽ không hoàn toàn là thảm họa. Nhưng giai đoạn thứ hai, nơi chúng tôi có thể phá vỡ mã hóa trong khoảng thời gian ngắn hơn, điều đó sẽ khiến tất cả các giao dịch dễ bị tổn thương và cuối cùng sẽ là dấu chấm hết cho Bitcoin.”
Các máy tính lượng tử có thể phá vỡ kiểu mã hóa này hiện được ước tính cần hơn một triệu qubit vật lý, còn lâu mới đạt được khoảng 100 tổ chức hàng đầu hiện nay sở hữu. Webber giải thích rằng đây là điều thúc đẩy Universal Quantum “Chúng tôi luôn tập trung vào câu hỏi mở rộng quy mô, đưa ra các quyết định thiết kế ngay bây giờ sẽ cho phép chúng tôi phát triển nhanh nhất có thể đến các kích thước thiết bị cần thiết để đạt được lợi thế lượng tử rộng rãi.”
Webber hy vọng các công ty Bitcoin và các loại tiền điện tử khác sẽ tận dụng thời gian trễ để chống lượng tử nền tảng của họ. Theo Webber: “Về lý thuyết, cần có đủ thời gian để Bitcoin thực hiện chuyển đổi như vậy. Một điểm mà một trong những cộng tác viên của tôi đưa ra là những thách thức trong quy trình quản trị, tức là làm thế nào để bạn có đủ sự đồng thuận trong cộng đồng để nói 'được rồi, tất cả chúng ta nên thay đổi, đây là điều không nên bỏ qua.'” Với một có thể cần sự đồng thuận và khả năng tạo ra khả năng kháng lượng tử blockchain trong quá trình phát triển, nó trở thành một cuộc chạy đua với thời gian vì tương lai của bitcoin và các loại tiền điện tử khác.
Tuy nhiên, như Webber cũng giải thích, điện toán lượng tử không hoàn toàn xấu đối với blockchain, vì nó có thể đưa ra các giải pháp quan trọng cho tài chính phi tập trung và ngân hàng tự trị. Webber cho biết: “Tất cả các ứng dụng mà chúng tôi rất hào hứng cho điện toán lượng tử trong lĩnh vực tài chính, rất nhiều vấn đề trong số này cũng sẽ cần được giải quyết trong các phiên bản phi tập trung của các hệ thống này. “Vì vậy, liệu một hệ thống tài chính phi tập trung có thể tìm kiếm một máy tính lượng tử trên đám mây để giải quyết một số vấn đề nhất định không? Có khả năng…"
Kenna Hughes-Castleberry là nhà văn nhân viên của Inside Quantum Technology và Science Communicator tại JILA (hợp tác giữa Đại học Colorado Boulder và NIST). Những nhịp điệu viết lách của cô ấy bao gồm công nghệ sâu, siêu nghịch đảo và công nghệ lượng tử.
