Tuần này, Google đã công bố một nghiên cứu mô tả cách một máy tính lượng tử có thể về mặt lý thuyết tìm ra khóa riêng tư bitcoin trong 9 phút, với những hệ quả lan rộng đến Ethereum, các token khác, ngân hàng tư nhân và có khả năng ảnh hưởng đến mọi thứ trên thế giới.
Điện toán lượng tử dễ bị nhầm lẫn là phiên bản nhanh hơn của máy tính thông thường. Nhưng nó không phải là một chip mạnh mẽ hơn hay một trang trại máy chủ lớn hơn. Nó là một loại máy móc khác biệt về cơ bản, khác biệt ở cấp độ nguyên tử.
Một máy tính lượng tử bắt đầu với một vòng kim loại rất lạnh, rất nhỏ nơi các hạt bắt đầu hoạt động theo cách mà chúng không hoạt động trong điều kiện bình thường trên Trái Đất, theo những cách làm thay đổi những gì chúng ta nghĩ là các quy tắc cơ bản của vật lý.
Hiểu điều đó có nghĩa là gì, về mặt vật lý, là sự khác biệt giữa việc đọc về mối đe dọa lượng tử và thực sự nắm bắt nó.
Máy tính và máy tính lượng tử thực sự hoạt động như thế nào
Máy tính thông thường lưu trữ thông tin dưới dạng bit — mỗi bit là 0 hoặc 1. Một bit là một công tắc nhỏ. Về mặt vật lý, nó là một bóng bán dẫn trên "chip" — một cổng vi mô cho phép điện đi qua (1) hoặc không (0).
Mỗi bức ảnh, mỗi giao dịch bitcoin, mỗi từ bạn từng gõ đều được lưu trữ dưới dạng các mẫu của những công tắc này bật hoặc tắt. Không có gì bí ẩn về một bit; nó là một vật thể vật lý ở một trong hai trạng thái xác định.
Mỗi phép tính chỉ là xáo trộn các số 0 và 1 này xung quanh rất nhanh. Một chip hiện đại có thể thực hiện hàng tỷ phép tính này mỗi giây, nhưng nó vẫn thực hiện chúng từng cái một, theo trình tự.
Máy tính lượng tử sử dụng thứ gọi là qubit thay vì bit. Một qubit có thể là 0, 1, hoặc — và đây là phần kỳ lạ — cả hai cùng một lúc!
Điều này có thể xảy ra vì qubit là một loại vật thể vật lý hoàn toàn khác. Phiên bản phổ biến nhất, và là phiên bản Google sử dụng, là một vòng kim loại siêu dẫn nhỏ được làm lạnh đến khoảng 0,015 độ trên độ không tuyệt đối, lạnh hơn cả không gian vũ trụ bên ngoài nhưng ở đây trên Trái Đất.
Ở nhiệt độ đó, điện chạy qua vòng mà không có bất kỳ sự cản trở nào, và dòng điện được cho là tồn tại ở trạng thái lượng tử.
Trong vòng siêu dẫn, dòng điện có thể chạy theo chiều kim đồng hồ (gọi là 0) hoặc ngược chiều kim đồng hồ (gọi là 1). Nhưng ở quy mô lượng tử, dòng điện không phải chọn một hướng và thực sự chạy theo cả hai hướng đồng thời.
Đừng nhầm lẫn nó với việc chuyển đổi giữa hai hướng rất nhanh. Dòng điện có thể đo lường được, thực nghiệm và xác minh được ở cả hai trạng thái đồng thời.
(CoinDesk)Vật lý khó hiểu
Theo dõi được đến đây chưa? Tuyệt vời, bởi vì đây là nơi nó trở nên thực sự kỳ lạ, bởi vì vật lý đằng sau cách nó hoạt động không trực quan ngay lập tức, và nó không được cho là như vậy.
Mọi thứ mà ai đó tương tác trong cuộc sống hàng ngày tuân theo vật lý cổ điển, giả định rằng mọi thứ ở một nơi tại một thời điểm. Nhưng các hạt không hoạt động theo cách này ở quy mô hạ nguyên tử.
Một electron không có vị trí xác định cho đến khi bạn nhìn vào nó. Một photon không có phân cực xác định cho đến khi bạn đo nó. Một dòng điện trong vòng siêu dẫn không chạy theo hướng xác định cho đến khi bạn buộc nó phải chọn.
Lý do chúng ta không trải nghiệm điều này trong cuộc sống hàng ngày là sự mất kết hợp. Khi một hệ thống lượng tử tương tác với môi trường của nó, các phân tử không khí, nhiệt, rung động và ánh sáng, sự chồng chất sụp đổ gần như ngay lập tức.
Một quả bóng đá không thể ở hai nơi cùng một lúc vì nó đang tương tác với hàng nghìn tỷ phân tử không khí, bụi, âm thanh, nhiệt, trọng lực, v.v., mỗi nano giây. Nhưng cô lập một dòng điện nhỏ trong chân không gần độ không tuyệt đối, che chắn nó khỏi mọi sự nhiễu loạn có thể, và hành vi lượng tử tồn tại đủ lâu để tính toán.
Đó là lý do tại sao máy tính lượng tử rất khó chế tạo. Mọi người đang thiết kế môi trường vật lý nơi các định luật vật lý thường ngăn chặn những thứ này xảy ra được giữ lại đủ lâu để chạy một phép tính.
Các máy của Google hoạt động trong tủ lạnh pha loãng có kích thước bằng các phòng khổng lồ, lạnh hơn bất cứ thứ gì trong vũ trụ tự nhiên, được bao quanh bởi các lớp che chắn chống lại nhiễu điện từ, rung động và bức xạ nhiệt.
Và các qubit rất mong manh ngay cả khi đó. Chúng mất trạng thái lượng tử liên tục, đó là lý do tại sao "sửa lỗi" chiếm ưu thế trong mọi cuộc trò chuyện về việc mở rộng quy mô.
Vì vậy, điện toán lượng tử không phải là phiên bản nhanh hơn của điện toán cổ điển. Nó đang khai thác một tập hợp các định luật vật lý khác nhau chỉ áp dụng ở quy mô cực nhỏ, nhiệt độ cực thấp và khung thời gian cực ngắn.
(CoinDesk)Bây giờ hãy xếp chồng nó lên.
Hai bit thông thường có thể ở một trong bốn trạng thái (00, 01, 10, 11), nhưng chỉ một trạng thái tại một thời điểm (vì dòng điện chỉ chạy theo một hướng). Hai qubit có thể đại diện cho tất cả bốn trạng thái cùng một lúc, vì dòng điện đang chạy theo tất cả các hướng cùng một lúc.
Ba qubit đại diện cho tám trạng thái. Mười qubit đại diện cho 1,024. Năm mươi qubit đại diện cho hơn một triệu tỷ. Con số tăng gấp đôi với mỗi qubit được thêm vào, đó là lý do tại sao việc mở rộng quy mô rất theo cấp số nhân.
Mánh khóa thứ hai là thứ gọi là sự vướng víu. Khi hai qubit bị vướng víu, việc đo một qubit ngay lập tức cho người quan sát biết điều gì đó về qubit kia, bất kể chúng cách xa nhau bao nhiêu. Điều này cho phép máy tính lượng tử phối hợp qua tất cả các trạng thái đồng thời theo cách mà điện toán song song thông thường không thể.
Và những máy tính lượng tử này được thiết lập sao cho các câu trả lời sai triệt tiêu lẫn nhau (giống như các sóng chồng chéo làm phẳng) và các câu trả lời đúng củng cố lẫn nhau (giống như các sóng xếp chồng cao hơn). Đến cuối phép tính, câu trả lời chính xác có xác suất cao nhất được đo.
Vì vậy, đó không phải là tốc độ vũ phu. Đó là một cách tiếp cận tính toán khác biệt về cơ bản — một cách cho phép tự nhiên khám phá một không gian khả năng lớn theo cấp số nhân và sau đó sụp đổ thành câu trả lời đúng thông qua vật lý chứ không phải logic.
Một mối đe dọa to lớn đối với mật mã học
Vật lý khó hiểu này là lý do tại sao nó đáng sợ đối với mã hóa.
Toán học bảo vệ bitcoin dựa trên giả định rằng việc kiểm tra mọi khóa có thể sẽ mất thời gian lâu hơn tuổi của vũ trụ.
Nhưng một máy tính lượng tử không kiểm tra từng khóa. Nó khám phá tất cả chúng đồng thời và sử dụng sự can thiệp để tìm ra khóa đúng.
Đó là nơi nó gắn kết với Bitcoin. Đi một hướng, từ khóa riêng tư đến khóa công khai, mất vài mili giây. Đi hướng khác, từ khóa công khai trở lại khóa riêng tư, sẽ khiến một máy tính cổ điển mất một triệu năm, hoặc thậm chí lâu hơn tuổi của vũ trụ. Sự bất đối xứng đó là điều duy nhất chứng minh rằng một người đang nắm giữ đồng tiền của họ.
(CoinDesk)Một máy tính lượng tử chạy một thuật toán có tên là Shor có thể đi qua cái cửa sập đó theo chiều ngược lại. Nghiên cứu của Google tuần này cho thấy nó có thể làm như vậy với ít tài nguyên hơn nhiều so với bất kỳ ai ước tính trước đây, và trong khung thời gian cạnh tranh với Xác nhận khối của chính bitcoin.
Đây là lý do tại sao mối đe dọa của máy tính lượng tử phá vỡ mã hóa blockchain thực sự khiến mọi người rất lo lắng.
Cuộc tấn công đó hoạt động như thế nào từng bước, nghiên cứu của Google đã thay đổi cụ thể điều gì và điều đó có ý nghĩa gì đối với 6,9 triệu bitcoin đã bị lộ, là chủ đề của phần tiếp theo trong loạt bài này.
Nguồn: https://www.coindesk.com/tech/2026/04/05/a-simple-explainer-on-what-quantum-computing-actually-is-and-why-it-is-terrifying-for-bitcoin
