1.200 qubit: Bitcoin(BTC), Ethereum(ETH) chịu sức ép chuyển đổi mã hóa

Máy tính lượng tử một lần nữa trở thành chủ đề nóng trong giới bảo mật tiền mã hóa, sau khi có cảnh báo rằng công nghệ này có thể đe dọa hệ thống chữ ký hiện tại của Bitcoin(BTC) và Ethereum(ETH). Điểm mấu chốt không phải là mạng lưới sẽ sụp đổ ngay lập tức, mà là những tài sản và giao thức có khóa công khai đã bị lộ cần chuẩn bị sẵn lộ trình chuyển đổi mã hóa từ bây giờ.

Google Quantum AI công bố một nghiên cứu vào ngày 31 tháng 3, đưa ra ước tính mới về nguồn lực cần thiết để phá vỡ đường cong elliptic 256-bit dựa trên secp256k1 mà BTC và ETH đang sử dụng. Nhóm tác giả gồm Ryan Babbush, Hartmut Neven và Dan Boneh đưa ra hai kịch bản: dưới 1.200 qubit logic kết hợp dưới 90 triệu cổng Toffoli, hoặc dưới 1.450 qubit logic kết hợp dưới 70 triệu cổng Toffoli.

Theo nghiên cứu, nếu giả định kiến trúc siêu dẫn, tỷ lệ lỗi vật lý ở mức 10 mũ âm 3 và kết nối dạng phẳng, mạch có thể chạy trong vài phút và số qubit vật lý cần thiết có thể dưới 500.000. Cùng ngày, Google cho biết trên blog chính thức rằng ngành công nghiệp tiền mã hóa nên chủ động chuẩn bị chuyển đổi thay vì chờ đến khi sự cố xảy ra rồi mới ứng phó.

Ước tính này không đồng nghĩa máy tính lượng tử hiện tại đã đủ mạnh để tấn công. Tuy nhiên, việc Google đặt mục tiêu hoàn tất chuyển đổi sang mã hóa hậu lượng tử vào năm 2029 trên blog chính thức cho thấy lộ trình chuyển đổi của các tập đoàn công nghệ lớn và tổ chức tiêu chuẩn đã bắt đầu tác động đến ví và hạ tầng lưu ký tiền mã hóa.

Kịch bản tấn công được nhắc đến là kiểu “on-spend”, tức tính ngược khóa riêng từ khóa công khai ngay trong lúc giao dịch đang diễn ra. Với BTC, có một khoảng thời gian từ lúc giao dịch mới vào mempool đến khi được đưa vào khối. Với ETH, thời gian tạo khối ngắn hơn, nhưng khóa công khai của các tài khoản đã từng giao dịch vẫn tồn tại trên chuỗi, và đây được xem là rủi ro riêng.

Mã hóa khóa công khai hoạt động theo cơ chế tách biệt khóa công khai và khóa riêng. Người dùng dùng khóa riêng để ký giao dịch, còn mạng lưới dùng khóa công khai để xác minh chữ ký đó hợp lệ. Nếu máy tính lượng tử đủ mạnh có thể tính ngược khóa riêng từ khóa công khai, nền tảng bảo mật của hệ thống chữ ký hiện tại sẽ bị lung lay.

Tài liệu chính thức của Ethereum thừa nhận về lâu dài, máy tính lượng tử có thể đe dọa ECDSA, chữ ký BLS, cam kết KZG và nhóm bằng chứng không tiết lộ thông tin (zero-knowledge proof). Dù vậy, tài liệu này cũng nêu rõ mối đe dọa hiện tại “chưa cận kề”. Lộ trình Lean Ethereum đặt mốc năm 2029 làm thời điểm hoàn tất chuyển đổi sang khả năng chống lượng tử.

Ở phía Bitcoin, vấn đề nằm ở việc đạt đồng thuận nhiều hơn là công nghệ. CoinDesk đưa tin khoảng 6,9 triệu BTC hiện đang ở trong cấu trúc lộ khóa công khai. Đây không phải là số lượng có thể bị đánh cắp ngay, mà là ước tính mức độ lộ diện dựa trên loại địa chỉ và lịch sử giao dịch có khóa công khai xuất hiện trên chuỗi.

Kho lưu trữ Bitcoin Core từng có đề xuất nghiên cứu về hỗ trợ ví chống lượng tử và chuyển đổi đồng thuận, nhưng vấn đề này đã bị đóng với trạng thái “chưa có kế hoạch”. Các thảo luận trước đó cũng đi đến kết luận rằng việc thay đổi giao thức phải đi kèm khả năng tương thích ví và sự tham gia đồng bộ của sàn giao dịch, đơn vị lưu ký.

Ethereum cũng chưa có lời giải tự động. CoinDesk cho biết 1.000 ví Ethereum lớn nhất đang nắm giữ khoảng 20,5 triệu ETH, trong đó ít nhất 70 khóa quản trị quan trọng đã bị lộ trên chuỗi. Các hợp đồng thông minh, cầu nối (bridge) và giải pháp lớp 2 hiện có đều cần thay khóa và chỉnh sửa mã nguồn.

Trong cộng đồng phát triển, phương án kết hợp chữ ký hậu lượng tử với cơ chế tổng hợp STARK đang được bàn luận. Trên diễn đàn Ethereum Magicians xuất hiện đề xuất như “EIP-8288: loại khung cho chữ ký PQ và tổng hợp STARK”. Trừu tượng hóa tài khoản, định dạng lưu khóa (keystore) và khả năng tương thích với lớp 2 là những bài toán cần giải quyết đồng thời trong quá trình chuyển đổi.

Phản ứng trong ngành khá trái chiều. Một số cộng đồng cho rằng cần khẩn trương di chuyển các tài sản có khóa công khai bị lộ, trong khi số khác tỏ ra hoài nghi, cho rằng thời điểm bị tấn công thực sự còn xa. Cả hai luồng ý kiến đều không cho rằng phần cứng lượng tử hiện nay có thể phá vỡ BTC và ETH ngay lập tức.

Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Mỹ (NIST) khuyến nghị các tổ chức đang dùng mã hóa khóa công khai nên chuyển sang mã hóa chống lượng tử ngay từ bây giờ. NIST đặt mục tiêu loại bỏ dần các thuật toán dễ bị lượng tử tấn công khỏi bộ tiêu chuẩn cho đến năm 2035. Với các mạng lưới tiền mã hóa, tranh luận không còn xoay quanh việc phần cứng lượng tử sẽ mạnh đến mức nào, mà là có thể rút ngắn thời gian chuyển đổi đến đâu.

Với nhà đầu tư, vấn đề đáng quan tâm lúc này không phải là dự báo giá mà là cách lưu trữ tài sản. Mức độ ảnh hưởng khi chuyển đổi sẽ khác nhau tùy vào việc sàn giao dịch, đơn vị lưu ký, nhà cung cấp ví và bên vận hành cầu nối đang dùng hệ thống chữ ký và cách quản lý khóa nào. Số liệu ước tính khóa công khai bị lộ nên được hiểu là phạm vi rủi ro để xác định thứ tự ưu tiên chuyển đổi, chứ không phải là lượng tài sản có thể bị lấy đi ngay lập tức.

Nghiên cứu của Google, tài liệu chính thức của Ethereum và lộ trình của NIST đều hướng về cùng một điểm. Tấn công lượng tử chưa phải là sự cố của ngày hôm nay, nhưng quá trình chuyển đổi mã hóa cũng không thể hoàn tất trong một sớm một chiều. Ethereum đã đặt mục tiêu năm 2029, còn NIST dự kiến loại bỏ dần các thuật toán dễ bị lượng tử tấn công khỏi tiêu chuẩn cho đến năm 2035.