Tính toán lượng tử mới đột phá: Thách thức và cơ hội mà chip Willow của Google mang đến cho blockchain

Chip tính toán lượng tử Willow mới được Google ra mắt một lần nữa đã thu hút sự chú ý của ngành công nghiệp đối với sự phát triển của tính toán lượng tử. Chip này có 105 qubit đạt được hiệu suất tốt nhất trong hai bài kiểm tra chuẩn là sửa lỗi lượng tử và lấy mẫu mạch ngẫu nhiên. Đặc biệt trong bài kiểm tra lấy mẫu mạch ngẫu nhiên, Willow chỉ mất 5 phút để hoàn thành nhiệm vụ tính toán mà một siêu máy tính truyền thống cần tới 10^25 năm mới có thể hoàn thành, khoảng thời gian này thậm chí còn vượt quá tuổi thọ của vũ trụ đã biết.

Một bước đột phá quan trọng của Willow là nó có thể giảm tỷ lệ lỗi một cách cấp số nhân và đưa nó xuống dưới một ngưỡng cụ thể, điều này được coi là điều kiện tiên quyết để đạt được tính toán lượng tử quy mô lớn. Hartmut Neven, trưởng nhóm phát triển, cho biết Willow là hệ thống đầu tiên dưới ngưỡng, chứng minh tính khả thi của máy tính lượng tử quy mô lớn.

Mặc dù số lượng 105 qubit của Willow vẫn còn xa mới đủ để phá vỡ các thuật toán mật mã hiện tại được sử dụng trong tiền điện tử, nhưng nó đã mở ra con đường cho việc xây dựng những máy tính lượng tử mạnh mẽ hơn trong tương lai. Điều này chắc chắn là một thách thức tiềm tàng đối với lĩnh vực blockchain và tiền điện tử phụ thuộc vào các nguyên lý mật mã hiện có.

Hiện tại, các loại tiền điện tử như Bitcoin đang sử dụng rộng rãi thuật toán chữ ký số Elliptic Curve (ECDSA) và hàm băm SHA-256 để đảm bảo an toàn cho giao dịch. Mặc dù việc phá vỡ SHA-256 cần hàng triệu qubit lượng tử, nhưng về lý thuyết, việc sử dụng thuật toán lượng tử Shor chỉ cần hàng triệu qubit lượng tử có thể phá vỡ ECDSA. Điều này có nghĩa là, một khi máy tính lượng tử quy mô lớn ra đời, hệ thống an ninh tiền điện tử hiện tại có thể phải đối mặt với nguy cơ nghiêm trọng.

Để đối phó với thách thức này, việc phát triển công nghệ blockchain chống lượng tử, đặc biệt là nâng cấp chống lượng tử cho các blockchain hiện có, đã trở thành một yêu cầu cấp bách. Mật mã hậu lượng tử (PQC) như một loại thuật toán mật mã mới có khả năng chống lại các cuộc tấn công từ tính toán lượng tử, đang trở thành tâm điểm nghiên cứu. Một số đội ngũ kỹ thuật đã đạt được tiến bộ trong lĩnh vực này, bao gồm việc hoàn thành xây dựng khả năng mật mã hậu lượng tử cho toàn bộ quy trình blockchain, phát triển thư viện mật mã OpenSSL phiên bản cải tiến hỗ trợ nhiều thuật toán mật mã hậu lượng tử tiêu chuẩn NIST, cũng như phát triển giao thức quản lý khóa phân tán cho các thuật toán tiêu chuẩn chữ ký hậu lượng tử NIST.

Mặc dù việc chuyển đổi Blockchain sang cấp độ chống lượng tử vẫn gặp nhiều thách thức kỹ thuật, chẳng hạn như vấn đề lưu trữ mở rộng của chữ ký hậu lượng tử so với ECDSA, nhưng thông qua việc tối ưu hóa quy trình đồng thuận và giảm độ trễ đọc bộ nhớ, một số đội ngũ đã làm cho tốc độ xử lý giao dịch của Blockchain chống lượng tử đạt khoảng 50% so với chuỗi gốc với tốc độ (TPS). Những tiến bộ này cung cấp một bảo đảm quan trọng cho an ninh và sự ổn định của Blockchain trong kỷ nguyên lượng tử.

Tiến bộ trong tính toán lượng tử vừa là thách thức vừa là cơ hội. Nó thúc đẩy sự đổi mới trong mật mã học và công nghệ blockchain, khiến ngành công nghiệp chú trọng hơn đến an ninh lâu dài. Với sự sâu sắc của nghiên cứu, chúng ta có lý do để tin rằng công nghệ blockchain sẽ có thể tiếp tục phát huy vai trò quan trọng của mình trong kỷ nguyên lượng tử trong tương lai.