Q-Day Là Gì? Giải Thích Mối Đe Dọa Lượng Tử Đối Với Bitcoin

Các chuyên gia cảnh báo rằng sự tiến bộ nhanh chóng của công nghệ lượng tử có thể rút ngắn khoảng cách đe dọa này sớm hơn dự kiến. Việc nâng cấp Bitcoin lên trạng thái chống lượng tử (post-quantum) sẽ cần nhiều năm, đòi hỏi công việc phải bắt đầu trước khi Q-Day xảy ra.

Cách Thức Tấn Công Lượng Tử

Một cuộc tấn công thành công sẽ không diễn ra công khai. Kẻ tấn công sử dụng máy tính lượng tử sẽ thực hiện các bước sau:

1. Quét Blockchain: Quét chuỗi khối để tìm bất kỳ địa chỉ nào đã tiết lộ khóa công khai (public key). Điều này bao gồm các ví cũ, các địa chỉ được sử dụng lại, đầu ra của các thợ đào đời đầu và nhiều tài khoản bị bỏ quên.

2. Sử Dụng Thuật Toán Shor: Khóa công khai bị sao chép được chạy qua máy tính lượng tử bằng cách sử dụng Thuật toán Shor.

3. Khôi Phục Khóa Riêng Tư: Thuật toán Shor cho phép máy tính lượng tử giải quyết bài toán logarit rời rạc, làm cơ sở cho chữ ký đường cong elliptic (elliptic-curve signatures) của Bitcoin. Khi có đủ qubit được sửa lỗi, máy tính lượng tử có thể tính toán ra khóa riêng tư (private key) tương ứng với khóa công khai.

Sau khi khóa riêng tư được khôi phục, kẻ tấn công có thể giả mạo chữ ký số để ủy quyền giao dịch, rút toàn bộ Bitcoin khỏi địa chỉ đó mà chủ sở hữu không hề cho phép. Chữ ký giả mạo này sẽ được mạng lưới Bitcoin chấp nhận là hợp lệ.

Điểm Yếu Của Bitcoin

Chữ ký của Bitcoin sử dụng Mật mã Đường cong Elliptic. Việc chi tiêu từ một địa chỉ sẽ tiết lộ vĩnh viễn khóa công khai đằng sau nó.

• Các Đồng Coin Cũ Nhất: Những đồng coin cũ nhất, bao gồm khoảng 1 triệu Bitcoin từ kỷ nguyên Satoshi, có khóa công khai không bị ẩn ngay từ đầu, khiến chúng dễ bị tấn công lượng tử trong tương lai.

• Ví Bị Bỏ Quên: Đây là mối lo ngại lớn nhất. Khoảng 180 tỷ USD giá trị coin bị bỏ quên, trong đó ước tính khoảng 100 tỷ USD thuộc về Satoshi. Các đồng coin này không thể được di chuyển vào các ví kháng lượng tử do thiếu khóa riêng tư.

Tình Hình Máy Tính Lượng Tử (Tính đến 2025)

Máy tính lượng tử đang dần chuyển từ lý thuyết sang thực tế. Các công ty lớn như Google và IBM đang đạt được những bước tiến đáng kể:

• Tháng 01/2025: Chip Willow 105 qubit của Google cho thấy khả năng giảm lỗi lớn.

• Tháng 11/2025: IBM công bố các chip và phần mềm mới nhằm đạt được lợi thế lượng tử vào năm 2026 và hệ thống chịu lỗi (fault-tolerant systems) vào năm 2029.

Hiện tại, các máy tính lượng tử chưa đủ khả năng để phá vỡ mật mã Bitcoin. Tuy nhiên, thời điểm Q-Day có thể đến trong vòng 5 đến 10 năm tới và các khoản đầu tư liên tục có thể đẩy nhanh hơn nữa mốc thời gian này.

Các Giải Pháp Bảo Vệ (Post-Quantum)

Các nhà phát triển Bitcoin đã đưa ra nhiều Đề xuất Cải tiến Bitcoin (BIPs) để chuẩn bị, nhưng việc nâng cấp mạng lưới phi tập trung là chậm và khó khăn. Các giải pháp đang được xem xét bao gồm:

• BIP-360 (P2QRH): Tạo địa chỉ "bc1r…" mới kết hợp chữ ký đường cong elliptic hiện tại với các lược đồ kháng lượng tử như ML-DSA hoặc SLH-DSA. Giải pháp bảo mật lai này không yêu cầu hard fork, nhưng kích thước chữ ký lớn hơn sẽ làm tăng phí giao dịch.

• Taproot An toàn Lượng tử: Thêm một nhánh kháng lượng tử ẩn vào Taproot. Nếu mối đe dọa lượng tử trở nên thực tế, thợ đào có thể soft-fork để yêu cầu sử dụng nhánh này.

• Giao Thức Di Chuyển Địa Chỉ Kháng Lượng tử (QRAMP): Một kế hoạch di chuyển bắt buộc (có thể thông qua hard fork) để chuyển UTXO dễ bị tổn thương sang các địa chỉ an toàn lượng tử.

• Nén Giao Dịch Không Tương Tác (NTC) qua STARKs: Sử dụng bằng chứng kiến thức bằng 0 để nén các chữ ký kháng lượng tử lớn, giảm chi phí lưu trữ và phí.

Hiện tại, hầu hết người nắm giữ Bitcoin không cần thực hiện hành động ngay lập tức. Việc duy trì các thói quen như tránh tái sử dụng địa chỉ (để giữ khóa công khai ẩn cho đến khi chi tiêu) và sử dụng các định dạng ví hiện đại là đủ để giảm thiểu rủi ro dài hạn.

(Theo Decrypt)