31 Oct Tài Sản Số và Máy Tính Lượng Tử: Ai Sẽ Thắng?
Máy tính lượng tử (Quantum computing) được xem là một mối đe dọa tiềm tàng trong dài hạn đối với tài sản kỹ thuật số, bởi vì nếu công nghệ này phát triển đủ mạnh, nó có thể phá vỡ các hệ thống mã hoá bảo mật nhiều blockchain, đặc biệt là những blockchain sử dụng thuật toán sinh chữ ký số dựa trên đường cong Elliptic. Mặc dù phần cứng lượng tử ngày nay còn cách rất xa khả năng thực hiện các cuộc tấn công như vậy, nhưng các nhà nghiên cứu dự đoán rằng máy tính lượng tử quy mô lớn, có khả năng tự sửa lỗi có thể xuất hiện vào giữa những năm 2030 hoặc muộn hơn — khi đó, các khoá công khai dễ bị lộ hoặc địa chỉ ví được tái sử dụng có thể sẽ bị tấn công. Một số tài sản kỹ thuật số dễ tổn thương hơn tuỳ theo cách chúng lưu trữ và công khai khóa, trong khi những mạng có cơ chế quản trị linh hoạt và dễ nâng cấp sẽ có lợi thế khi chuyển sang mã hoá hậu lượng tử. Nhiều nghiên cứu đã được triển khai nhằm phát triển và chuẩn hoá các thuật toán chống lượng tử, đồng thời nhiều hệ sinh thái cũng đang lên kế hoạch chuyển đổi từng bước để giảm thiểu rủi ro trước khi máy tính lượng tử trở thành mối đe dọa thực tế.
Mối đe dọa mà tài sản kỹ thuật số đối mặt từ máy tính lượng tử là gì?
Máy tính lượng tử mang đến rủi ro dài hạn cho tài sản kỹ thuật số, vì nhiều loại tiền điện tử hiện nay dựa vào các thuật toán mật mã có thể bị suy yếu hoặc phá vỡ nếu gặp phải máy tính lượng tử đủ mạnh. Hầu hết các blockchain — bao gồm Bitcoin và Ethereum — đều dùng thuật toán chữ ký số đường cong elliptic (ECDSA) để bảo mật giao dịch. Một máy tính lượng tử quy mô lớn có thể chạy thuật toán Shor để tính ngược khoá riêng từ khoá công khai, cho phép kẻ tấn công giả mạo người dùng và chiếm đoạt tài sản. Tương tự, giả định bảo mật dựa trên hàm băm trong việc khai thác hoặc định danh địa chỉ cũng có thể bị thách thức bởi thuật toán Grover, giúp tăng tốc độ dò tìm brute-force. Tuy nhiên, những cuộc tấn công như vậy đòi hỏi sức mạnh lượng tử vượt xa công nghệ hiện tại, với số lượng qubit, khả năng sửa lỗi và độ ổn định mà các mẫu máy hiện nay chưa thể đạt được.
Theo các ước tính hiện tại, máy tính lượng tử sẽ không gây ra mối đe dọa nghiêm trọng cho các tiền điện tử lớn ít nhất trong 10 năm tới, và có thể lâu hơn nữa. Dự báo đáng tin cậy vẫn rất khác nhau — một số chuyên gia cho rằng đến giữa thập kỷ 2030 mới có rủi ro đáng kể, trong khi những người khác tin rằng phải mất hàng chục năm nữa mới có máy tính lượng tử đủ ổn định để phá được khóa elliptic curve theo thời gian thực. Thách thức không chỉ là tăng số lượng qubit, mà là tạo ra hệ thống ổn định, sai số thấp, trong đó hàng triệu qubit vật lý có thể được kết hợp để tạo thành hàng nghìn qubit “logic” có khả năng xử lý bền vững. Hiện tại, phần cứng lượng tử vẫn đang ở giai đoạn trung gian đầy nhiễu, chỉ phù hợp cho nghiên cứu, chứ chưa thể thực hiện tấn công vào mạng tài chính toàn cầu.
Các loại tài sản kỹ thuật số khác nhau sẽ chịu rủi ro khác nhau. Những khoản tiền được giữ trong địa chỉ blockchain chưa từng công bố khoá công khai (như phần lớn ví Bitcoin hiện đại) sẽ ít dễ bị tấn công hơn, vì chỉ có hàm băm của khoá công khai được hiển thị trên chuỗi. Rủi ro lớn hơn nằm ở các khoá công khai đã bị lộ hoặc tái sử dụng, các tài khoản cũ, và các ví multisig cũ. Các nền tảng hợp đồng thông minh và ứng dụng DeFi cũng phụ thuộc vào xác minh chữ ký của hàng loạt khoá, tạo ra bề mặt tấn công rộng hơn nếu công nghệ lượng tử phát triển nhanh. Những token có hệ thống quản trị nâng cấp linh hoạt có thể chuyển đổi dễ dàng hơn, trong khi các mạng “bất biến” hoặc nâng cấp chậm có thể gặp khó khăn khi phải thích ứng đúng thời điểm.
Hiện đã có nhiều chiến lược giảm thiểu rủi ro được triển khai. Các thuật toán mã hoá hậu lượng tử – thường dựa trên lattice (mạng tinh thể) hoặc các chương trình hash-based đang được chuẩn hoá bởi các tổ chức toàn cầu như Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Mỹ (NIST). Một số dự án blockchain đã tích hợp hoặc thử nghiệm các sơ đồ chữ ký hậu lượng tử, trong khi các nhà phát triển của Bitcoin, Ethereum và những mạng khác đang đánh giá lộ trình chuyển đổi để đảm bảo an toàn mà không gây gián đoạn cho người dùng. Một vài tài sản – đặc biệt là những loại dùng chữ ký dựa trên hàm băm hoặc được thiết kế “chống lượng tử” từ đầu – hiện đã có khả năng chống chịu tốt hơn. Việc chuyển đổi được dự đoán sẽ diễn ra dần dần, với các tùy chọn địa chỉ “an toàn lượng tử” để người dùng chuyển tài sản trước khi mối đe dọa lượng tử thực sự xuất hiện. Tóm lại, máy tính lượng tử là mối rủi ro dài hạn có thật, nhưng chưa phải mối đe dọa trước mắt, và các hoạt động nghiên cứu – chuẩn bị từ sớm đang giúp giảm đáng kể nguy cơ gián đoạn đột ngột.
Tiêu chí nào giúp một tài sản kỹ thuật số “chống lượng tử”?
Một tài sản kỹ thuật số được xem là “chống lượng tử” (quantum resistant) nếu các thuật toán mật mã cốt lõi của nó vẫn an toàn ngay cả khi xuất hiện máy tính lượng tử quy mô lớn, có khả năng sửa lỗi. Phần lớn blockchain ngày nay vẫn dựa vào mã hoá khoá công khai đường cong elliptic hoặc RSA, vốn có thể bị phá bởi thuật toán Shor khi máy lượng tử đủ mạnh. Để chống lượng tử, tài sản đó cần sử dụng sơ đồ chữ ký và cơ chế trao đổi khóa dựa trên các bài toán toán học được cho là khó đối với cả máy tính cổ điển lẫn máy tính lượng tử. Điều này thường đồng nghĩa với việc rời xa các giả định số học truyền thống, và chuyển sang các phương pháp lattice-based, hash-based, multivariate, hoặc code-based mật mã học. Nói cách khác, khả năng chống lượng tử không phụ thuộc vào cách tài sản được dùng, mà phụ thuộc vào thuật toán mã hoá nền tảng bên trong.
Một tiêu chí quan trọng khác là cách khoá công khai và chữ ký được tiết lộ. Trên nhiều blockchain như Bitcoin và Ethereum, khoá công khai của người dùng chỉ được công bố khi họ chi tiêu, còn trước đó chỉ hiển thị hàm băm của khoá. Điều này mang lại một lớp bảo vệ tạm thời, vì thuật toán Grover vẫn cần tấn công brute-force để đảo ngược hàm băm, dù tốc độ có thể nhanh hơn nhờ lượng tử. Các tài sản thật sự “chống lượng tử” tránh việc lộ khoá công khai ở dạng dễ bị tấn công, hoặc sử dụng sơ đồ chữ ký mà ngay cả khi biết khoá công khai cũng không thể khai thác được, kể cả bằng máy lượng tử. Trong thực tế, điều này yêu cầu đánh giá không chỉ thuật toán chữ ký, mà còn cả cách khoá được phát, lưu trữ và tái sử dụng trong quy trình giao dịch.
Cơ chế quản trị và khả năng nâng cấp của mạng lưới cũng quyết định liệu tài sản kỹ thuật số đó có thể trở nên chống lượng tử đúng thời điểm hay không. Dù hiện tại một tài sản vẫn dùng mã hoá dễ bị tấn công, nó vẫn có thể được xem là “an toàn cho tương lai” nếu mạng có lộ trình rõ ràng để thay đổi khoá, chuyển địa chỉ, hoặc cập nhật sang chữ ký hậu lượng tử trước khi mối đe dọa thực sự xảy ra. Những mạng có ngôn ngữ lập trình linh hoạt hoặc cộng đồng quản trị mạnh mẽ (như DAO) sẽ có khả năng thích ứng nhanh hơn. Ngược lại, các mạng cứng nhắc, thiếu cơ chế nâng cấp, hoặc phụ thuộc vào sự phối hợp của hàng triệu ví (như Bitcoin) sẽ khó thay đổi kịp trước khi rủi ro thành hiện thực.
Tính chống lượng tử thực sự cũng cần xem xét yếu tố hiệu suất, phân quyền và cân bằng vận hành. Một số thuật toán hậu lượng tử tạo ra chữ ký quá lớn hoặc tiêu tốn tài nguyên, khó áp dụng cho blockchain có tốc độ giao dịch cao hoặc thiết bị yếu. Do đó, tài sản kỹ thuật số chống lượng tử cần cân bằng giữa bảo mật mạnh về lý thuyết và tính khả thi thực tế. Mục tiêu là áp dụng mã hoá đủ an toàn trước máy lượng tử mà vẫn duy trì được tính phân quyền, dễ sử dụng và hiệu quả giao dịch. Nói cách khác, khả năng chống lượng tử không chỉ là một tính năng duy nhất, mà là sự kết hợp giữa thuật toán vững chắc, thiết kế giao thức thông minh, khả năng nâng cấp linh hoạt và hiệu năng thực tế ổn định.
Làm sao để tài sản kỹ thuật số giảm thiểu rủi ro từ tấn công lượng tử?
Việc giảm thiểu rủi ro từ các cuộc tấn công lượng tử trong tương lai bắt đầu bằng kế hoạch chuyển đổi mật mã học từ rất sớm — trước khi máy tính lượng tử trở nên thực tế. Bước đầu tiên là đánh giá toàn bộ hệ thống, xác định nơi và cách các thuật toán mã hoá được sử dụng: từ tạo khoá, ký giao dịch, hàm băm, định dạng địa chỉ cho đến giao thức mạng. Việc lập bản đồ chi tiết này giúp các nhà phát triển xác định các điểm yếu dễ tổn thương nhất và ưu tiên thay thế bằng các thuật toán hậu lượng tử như lattice-based hoặc hash-based.
Một hướng giảm thiểu khác là giảm mức độ lộ khoá công khai. Trong nhiều hệ thống, khoá công khai được ẩn sau địa chỉ băm cho đến khi người dùng chi tiêu. Khuyến khích thói quen “địa chỉ dùng một lần”, tránh tái sử dụng địa chỉ, và thiết kế ví tự động xoay vòng khoá (key rotation) có thể tạo ra “khoảng đệm an toàn”, khiến hacker lượng tử khó truy ngược khoá riêng ngay cả khi khoá công khai đã bị lộ. Mặc dù điều này không khiến mạng “miễn nhiễm” hoàn toàn với lượng tử, nhưng kéo dài thời gian an toàn và giảm số lượng tài sản dễ bị tấn công tức thì trong giai đoạn chuyển tiếp.
Một yếu tố quan trọng khác là phát triển và thử nghiệm mô hình “lai” (hybrid cryptography), kết hợp chữ ký cổ điển với chữ ký hậu lượng tử. Các chữ ký lai cho phép xác thực giao dịch bằng cả hai hệ thống cùng lúc, đảm bảo tương thích ngược, duy trì khả năng tương tác, và giúp mạng dần chuyển sang công nghệ mới mà không cần hard fork ngay lập tức. Các nỗ lực chuẩn hoá của NIST và cộng đồng nghiên cứu về mô hình lai có thể tạo ra khung tiêu chuẩn chung để các blockchain áp dụng một cách đồng bộ.
Cuối cùng, sự sẵn sàng về quản trị và nhận thức cộng đồng cũng quan trọng không kém giải pháp kỹ thuật. Các tài sản kỹ thuật số cần xây dựng cơ chế nâng cấp thông qua quản trị mạng, đề xuất cải tiến giao thức (PIP) và lộ trình di chuyển ví để bảo đảm quá trình chuyển đổi được đồng bộ. Việc nâng cao hiểu biết của người dùng, sàn giao dịch, bên lưu ký và nhà vận hành node về rủi ro lượng tử và quy trình thay khoá an toàn cũng là phần thiết yếu. Dù thời điểm máy tính lượng tử đạt đe dọa thực tế còn xa, nhưng chuẩn bị chủ động từ sớm sẽ giúp tránh những thay đổi khẩn cấp. Bằng cách nghiên cứu sớm, quản lý khóa thận trọng, triển khai chữ ký lai và tăng cường cơ chế nâng cấp, hệ sinh thái tài sản kỹ thuật số có thể chuyển đổi an toàn sang kỷ nguyên hậu lượng tử.