Điện toán lượng tử sẽ phá vỡ thuật toán mã hóa trong một vài năm tới

Mark Jackson, trưởng nhóm khoa học về Điện toán lượng tử Cambridge, tại hội nghị Inside Quantum Technology ở Boston, cho biết “khoảng 99% mã hóa trực tuyến dễ bị tấn công bởi điện toán lượng tử”.

Điện toán lượng tử - những thuật toán sử dụng các nguyên tắc phức tạp và dày đặc cấu trúc lượng tử để biểu diễn thông tin, thay vì các bit dữ liệu - có khả năng thực hiện một số loại lệnh tính toán có cường độ nhanh hơn so với máy tính điện tử cổ điển. Dù nhiều hay ít, sự giao thoa công nghệ sẽ xảy ra vào năm 2019, nhưng sự phát triển của chúng đã tăng tốc trong những năm gần đây và các chuyên gia CNTT tại hội nghị IQT nói rằng việc triển khai tăng đột biến có thể xảy ra ngay sau năm 2024.

Lawrence Gasman, chủ tịch của IQT, đã so sánh tình trạng phát triển của điện toán lượng tử hiện nay với mạng cáp quang vào những năm 1980 - một công nghệ có nhiều hứa hẹn, nhưng vẫn còn thiếu một hoặc hai mảnh ghép hoàn thiện.

Ông cho biết “Bộ khuếch đại quang học là những gì mà mạng cáp quang cần. Không có chúng, mạng cáp quang khó có thể chuyển đổi như ngày nay”.

Lĩnh vực nghiên cứu, quốc phòng và cả lĩnh vực tài chính là những lĩnh vực chính thúc đẩy sự phát triển của điện toán lượng tử nói chung và an ninh lượng tử nói riêng, theo Gasman. Đặc biệt, lĩnh vực tài chính là lĩnh vực đầu tiên áp dụng công nghệ này. “Nếu bạn nhìn vào số tiền bị mất do gian lận thẻ tín dụng, thì đó là một con số khổng lồ”, ông lưu ý.

Việc chuyển sang một trong hai loại mã hóa cổ điển khác nhau để tránh tác động của điện toán lượng tử là một cách khả thi. Cụ thể, một là sử dụng một số thuật toán đã được chứng minh là có khả năng chống lại điện toán lượng tử và hai là sử dụng công nghệ mã hóa bảo mật dựa trên điện toán lượng tử.

Công nghệ bảo mật dựa trên điện toán lượng tử có hiệu quả vì nó dựa vào hai trong số các tính năng nổi tiếng nhất của vật lý lượng tử, đó là tính năng một hạt tự thay đổi hành vi của chính nó, và các hạt liên kết cũng sẽ bị tác động và có tính năng như vậy.

Về bản chất, điều này có nghĩa là cả hai phía gửi – nhận một tin nhắn có thể chia sẻ một khóa mật mã giống hệt nhau, nhờ vào sự liên kết lượng tử. Ngoài ra, nếu một bên thứ ba cố gắng xem trộm việc chia sẻ đó, nó sẽ phá vỡ tính đối xứng của các cặp hạt liên kết, và rõ ràng sẽ có chuyện gì đó xảy ra.

“Khi tất cả mọi thứ đang hoạt động hoàn hảo, mọi thứ nên được đồng bộ hóa. Nhưng nếu có gì đó không ổn, điều đó có nghĩa là bạn sẽ thấy sự khác biệt”, ông Jackson nói.

“Nó giống như bong bóng xà phòng, to dần và vỡ tung”, theo Brian Lowy, phó chủ tịch của ID Quantique SA, một nhà cung cấp điện toán lượng tử có trụ sở tại Thụy Sĩ. “Ngày chính xác của sự chuyển đổi sang điện toán lượng tử sẽ phụ thuộc vào từng ngành khác nhau”, theo Paul Lucier, phó chủ tịch phát triển kinh doanh và bán hàng tại nhà cung cấp bảo mật điện toán lượng tử Isara.

Các thiết bị có tuổi thọ sử dụng ngắn như điện thoại thông minh sẽ đối mặt với rủi ro đầu tiên, bởi vì công nghệ bảo mật lượng tử đang được đẩy mạnh nghiên cứu và ứng dụng để vượt qua các loại mã hóa công khai hiện đại.

Lucier cho biết “ngành công nghiệp ô tô và cơ sở hạ tầng phải lo lắng về điện toán lượng tử nhất. Bởi vì bất cứ thứ gì có tuổi thọ dài và có giá trị cao cần sửa chữa và thay thế đều có khả năng bị tấn công”.

Các cơ quan kiểm soát tiêu chuẩn dự kiến ​​sẽ phê duyệt các thuật toán mã hóa bảo mật lượng tử vào cùng thời điểm các chuyên gia dự đoán rằng việc giải mã dựa trên điện toán lượng tử sẽ đe dọa đến an ninh mạng hiện đại, vì vậy phương pháp lai được xem là có tính khả thi cao.

Nhưng mối đe dọa là rõ ràng, đến nỗi Đạo luật Sáng kiến ​​Lượng tử Quốc gia đã chính thức có hiệu lực vào tháng 12 năm ngoái. Đạo luật kêu gọi các nhóm tư vấn chính thức được thành lập bởi nhánh hành pháp và đồng thời chỉ đạo tài trợ nghiên cứu để tiếp tục khám phá công nghệ điện toán lượng tử.

“Vì vậy, hãy cùng chuẩn bị sẵn sàng”, các chuyên gia tại hội nghị IQT đều đồng ý.

“Từ năm 2026, chúng tôi nghĩ rằng nếu hệ thống bảo mật của bạn không sẵn sàng, bạn sẽ gặp rủi ro rất lớn”, Lucier nhấn mạnh.