Đột phá mới trong tính toán lượng tử: Tác động tiềm năng của chip Willow của Google đối với an ninh blockchain
Google gần đây đã ra mắt chip tính toán lượng tử thế hệ mới Willow, đánh dấu một bước đột phá lớn khác trong lĩnh vực tính toán lượng tử. Chip Willow sở hữu 105 qubit, đạt hiệu suất tốt nhất trong cùng loại trong hai bài kiểm tra chuẩn về sửa lỗi lượng tử và lấy mẫu mạch ngẫu nhiên.
Điều đặc biệt đáng chú ý là, Willow chỉ mất 5 phút để hoàn thành nhiệm vụ tính toán mà một siêu máy tính thông thường cần 10^25 năm để hoàn thành trong bài kiểm tra lấy mẫu mạch ngẫu nhiên. Con số này vượt xa tuổi của vũ trụ đã biết, thậm chí còn vượt ra ngoài thang thời gian mà vật lý đã biết.
Một bước đột phá chính của chip Willow là giảm đáng kể tỷ lệ lỗi. Khi số lượng qubit tăng lên, xác suất xảy ra lỗi trong quá trình tính toán thường tăng. Tuy nhiên, Willow đã đạt được sự giảm tỷ lệ lỗi theo cấp số nhân, làm cho nó thấp hơn ngưỡng quan trọng, mở đường cho việc xây dựng máy tính lượng tử thực tiễn quy mô lớn.
Người đứng đầu Google Quantum AI, Hartmut Neven, cho biết Willow là hệ thống đầu tiên có tỷ lệ lỗi thấp hơn ngưỡng, là nguyên mẫu logic qubit lượng tử có thể mở rộng thuyết phục nhất cho đến nay, chứng minh tính khả thi của máy tính lượng tử quy mô lớn.
Mặc dù số lượng 105 qubit của Willow vẫn chưa đủ để phá vỡ các thuật toán mật mã đang được sử dụng trong tiền điện tử hiện nay, nhưng nó báo hiệu hướng phát triển của máy tính lượng tử thực dụng quy mô lớn. Điều này mang đến những thách thức mới cho lĩnh vực blockchain và tiền điện tử.
Hiện tại, thuật toán chữ ký số Elliptic Curve (ECDSA) và hàm băm SHA-256 được sử dụng rộng rãi trong các giao dịch tiền điện tử như Bitcoin. Nghiên cứu cho thấy, các thuật toán lượng tử lý thuyết có thể phá vỡ những thuật toán này, mặc dù số lượng qubit cần thiết vẫn còn rất lớn.
Ví dụ, việc phá vỡ SHA-256 cần hàng triệu qubit lượng tử, trong khi việc phá vỡ ECDSA thì cần hàng triệu qubit lượng tử. Mặc dù hiện tại các máy tính lượng tử vẫn chưa thể tạo ra mối đe dọa thực sự, nhưng với sự tiến bộ của công nghệ, trong tương lai có thể sẽ xuất hiện những máy tính lượng tử đủ mạnh để thách thức các hệ thống mã hóa này.
Trong giao dịch Bitcoin, có hai loại địa chỉ ví chính: giao dịch "Thanh toán cho khóa công khai" (p2pk) sử dụng khóa công khai ECDSA trực tiếp, và giao dịch "Thanh toán cho băm khóa công khai" (p2pkh) sử dụng giá trị băm khóa công khai. Loại sau chiếm tỷ lệ lớn hơn, nhưng khóa công khai sẽ bị lộ trong quá trình giao dịch. Điều này có nghĩa là, một khi có máy tính lượng tử đủ mạnh, kẻ tấn công có thể giải mã khóa riêng trong thời gian ngắn và đánh cắp tiền.
Do đó, việc phát triển công nghệ blockchain chống lại lượng tử, đặc biệt là nâng cấp chống lượng tử cho các blockchain hiện có, đã trở thành một nhiệm vụ cấp bách. Mật mã hậu lượng tử (PQC) là một loại thuật toán mật mã mới có khả năng chống lại các cuộc tấn công của tính toán lượng tử, được coi là công nghệ then chốt để bảo vệ an ninh cho blockchain và tiền điện tử trong tương lai.
Một số tổ chức nghiên cứu đã đạt được những tiến bộ trong lĩnh vực này. Ví dụ, có tổ chức đã hoàn thành việc xây dựng khả năng mật mã hậu lượng tử cho 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, và thực hiện truyền thông TLS hậu lượng tử. Đồng thời, để giải quyết vấn đề mở rộng lưu trữ chữ ký hậu lượng tử, thông qua việc tối ưu hóa quy trình đồng thuận và giảm độ trễ đọc bộ nhớ, tốc độ xử lý giao dịch của blockchain chống lượng tử có thể đạt khoảng 50% so với chuỗi gốc.
Ngoài ra, cũng đã có những bước đột phá trong việc chuyển giao hậu lượng tử của các thuật toán mã hóa chức năng cao. Một số nhóm đã phát triển giao thức quản lý khóa phân tán cho thuật toán chữ ký hậu lượng tử Dilithium theo tiêu chuẩn của NIST, đây là giao thức chữ ký ngưỡng phân tán hậu lượng tử hiệu quả đầu tiên trong ngành, với hiệu suất được cải thiện đáng kể so với các phương án hiện có.
Mặc dù chip Willow của Google chưa tạo ra mối đe dọa trực tiếp đối với các hệ thống mã hóa hiện tại, nhưng nó chắc chắn đã chỉ ra hướng phát triển trong tương lai của tính toán lượng tử. Khi công nghệ tính toán lượng tử tiếp tục tiến bộ, lĩnh vực tiền điện tử và blockchain cần phải chuẩn bị trước, tích cực tiến hành nghiên cứu về công nghệ chống lượng tử, để đảm bảo vẫn giữ được tính an toàn và ổn định khi thời đại lượng tử đến.
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.
10 thích
Phần thưởng
10
5
Đăng lại
Chia sẻ
Bình luận
0/400
WealthCoffee
· 14giờ trước
Lại là tin giả đầy công nghệ?
Xem bản gốcTrả lời0
SerNgmi
· 08-09 12:00
Bit là đúng không, hãy mở to mắt nhìn vào Mật mã học.
Chip lượng tử Willow của Google gây ra thách thức mới về an ninh Blockchain
Đột phá mới trong tính toán lượng tử: Tác động tiềm năng của chip Willow của Google đối với an ninh blockchain
Google gần đây đã ra mắt chip tính toán lượng tử thế hệ mới Willow, đánh dấu một bước đột phá lớn khác trong lĩnh vực tính toán lượng tử. Chip Willow sở hữu 105 qubit, đạt hiệu suất tốt nhất trong cùng loại trong hai bài kiểm tra chuẩn về sửa lỗi lượng tử và lấy mẫu mạch ngẫu nhiên.
Điều đặc biệt đáng chú ý là, Willow chỉ mất 5 phút để hoàn thành nhiệm vụ tính toán mà một siêu máy tính thông thường cần 10^25 năm để hoàn thành trong bài kiểm tra lấy mẫu mạch ngẫu nhiên. Con số này vượt xa tuổi của vũ trụ đã biết, thậm chí còn vượt ra ngoài thang thời gian mà vật lý đã biết.
Một bước đột phá chính của chip Willow là giảm đáng kể tỷ lệ lỗi. Khi số lượng qubit tăng lên, xác suất xảy ra lỗi trong quá trình tính toán thường tăng. Tuy nhiên, Willow đã đạt được sự giảm tỷ lệ lỗi theo cấp số nhân, làm cho nó thấp hơn ngưỡng quan trọng, mở đường cho việc xây dựng máy tính lượng tử thực tiễn quy mô lớn.
Người đứng đầu Google Quantum AI, Hartmut Neven, cho biết Willow là hệ thống đầu tiên có tỷ lệ lỗi thấp hơn ngưỡng, là nguyên mẫu logic qubit lượng tử có thể mở rộng thuyết phục nhất cho đến nay, chứng minh tính khả thi của máy tính lượng tử quy mô lớn.
Mặc dù số lượng 105 qubit của Willow vẫn chưa đủ để phá vỡ các thuật toán mật mã đang được sử dụng trong tiền điện tử hiện nay, nhưng nó báo hiệu hướng phát triển của máy tính lượng tử thực dụng quy mô lớn. Điều này mang đến những thách thức mới cho lĩnh vực blockchain và tiền điện tử.
Hiện tại, thuật toán chữ ký số Elliptic Curve (ECDSA) và hàm băm SHA-256 được sử dụng rộng rãi trong các giao dịch tiền điện tử như Bitcoin. Nghiên cứu cho thấy, các thuật toán lượng tử lý thuyết có thể phá vỡ những thuật toán này, mặc dù số lượng qubit cần thiết vẫn còn rất lớn.
Ví dụ, việc phá vỡ SHA-256 cần hàng triệu qubit lượng tử, trong khi việc phá vỡ ECDSA thì cần hàng triệu qubit lượng tử. Mặc dù hiện tại các máy tính lượng tử vẫn chưa thể tạo ra mối đe dọa thực sự, nhưng với sự tiến bộ của công nghệ, trong tương lai có thể sẽ xuất hiện những máy tính lượng tử đủ mạnh để thách thức các hệ thống mã hóa này.
Trong giao dịch Bitcoin, có hai loại địa chỉ ví chính: giao dịch "Thanh toán cho khóa công khai" (p2pk) sử dụng khóa công khai ECDSA trực tiếp, và giao dịch "Thanh toán cho băm khóa công khai" (p2pkh) sử dụng giá trị băm khóa công khai. Loại sau chiếm tỷ lệ lớn hơn, nhưng khóa công khai sẽ bị lộ trong quá trình giao dịch. Điều này có nghĩa là, một khi có máy tính lượng tử đủ mạnh, kẻ tấn công có thể giải mã khóa riêng trong thời gian ngắn và đánh cắp tiền.
Do đó, việc phát triển công nghệ blockchain chống lại lượng tử, đặc biệt là nâng cấp chống lượng tử cho các blockchain hiện có, đã trở thành một nhiệm vụ cấp bách. Mật mã hậu lượng tử (PQC) là một loại thuật toán mật mã mới có khả năng chống lại các cuộc tấn công của tính toán lượng tử, được coi là công nghệ then chốt để bảo vệ an ninh cho blockchain và tiền điện tử trong tương lai.
Một số tổ chức nghiên cứu đã đạt được những tiến bộ trong lĩnh vực này. Ví dụ, có tổ chức đã hoàn thành việc xây dựng khả năng mật mã hậu lượng tử cho 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, và thực hiện truyền thông TLS hậu lượng tử. Đồng thời, để giải quyết vấn đề mở rộng lưu trữ chữ ký hậu lượng tử, thông qua việc tối ưu hóa quy trình đồng thuận và giảm độ trễ đọc bộ nhớ, tốc độ xử lý giao dịch của blockchain chống lượng tử có thể đạt khoảng 50% so với chuỗi gốc.
Ngoài ra, cũng đã có những bước đột phá trong việc chuyển giao hậu lượng tử của các thuật toán mã hóa chức năng cao. Một số nhóm đã phát triển giao thức quản lý khóa phân tán cho thuật toán chữ ký hậu lượng tử Dilithium theo tiêu chuẩn của NIST, đây là giao thức chữ ký ngưỡng phân tán hậu lượng tử hiệu quả đầu tiên trong ngành, với hiệu suất được cải thiện đáng kể so với các phương án hiện có.
Mặc dù chip Willow của Google chưa tạo ra mối đe dọa trực tiếp đối với các hệ thống mã hóa hiện tại, nhưng nó chắc chắn đã chỉ ra hướng phát triển trong tương lai của tính toán lượng tử. Khi công nghệ tính toán lượng tử tiếp tục tiến bộ, lĩnh vực tiền điện tử và blockchain cần phải chuẩn bị trước, tích cực tiến hành nghiên cứu về công nghệ chống lượng tử, để đảm bảo vẫn giữ được tính an toàn và ổn định khi thời đại lượng tử đến.