Máy tính lượng tử có thể bẻ khóa mã hóa cấp độ cao nhất

Hiếu Trung19:57 09/02/2021

Các chuyên gia bảo mật từ lâu lo lắng những tiến bộ trong điện toán lượng tử có thể khiến việc phá các mã hóa trở nên dễ dàng hơn.

Những chiếc máy tính lượng tử sẽ khiến quá trình giải mã các thuật toán mã hóa trở nên đơn giản hơn

Đó là bởi vì những cỗ máy này có thể thực hiện các phép tính ở tốc độ không thể đối với máy tính thông thường, từ đó có khả năng cho phép chúng bẻ khóa các mã hóa trước đây được cho là không thể giải mã.

Theo Bloomberg, Terra Quantum AG – hãng công nghệ Thụy Sĩ – cho biết họ đã tạo ra một bước đột phá khi sử dụng máy tính lượng tử phát hiện ra các lỗ hổng trong mã hóa thường được sử dụng. Công ty tin rằng họ tìm thấy một điểm yếu có thể gây nguy hiểm cho tính bảo mật của dữ liệu internet, giao dịch ngân hàng và email của thế giới.

Terra Quantum AG cho biết khám phá của họ “nâng cao hiểu biết hiện tại về những gì cấu thành mã hóa không thể phá vỡ” và có thể có ý nghĩa lớn đối với các công ty công nghệ hàng đầu thế giới như Google, Microsoft và International Business Machines (IBM).

Terra Quantum AG có một đội gồm khoảng 80 nhà vật lý lượng tử, nhà mật mã và toán học, có trụ sở tại Thụy Sĩ, Nga, Phần Lan và Mỹ. Markus Pflitsch, giám đốc điều hành và người sáng lập Terra Quantum, cho biết “những gì hiện được xem là an toàn sẽ không an toàn hậu lượng tử. Chúng tôi có thể chứng minh rằng nó không an toàn và có thể bị tấn công”.

Video đang HOT

Christopher Sciacca, người phát ngôn của IBM nhấn mạnh công ty đã biết những rủi ro trong 20 năm và đang nghiên cứu các giải pháp của riêng mình để giải quyết vấn đề bảo mật hậu lượng tử. Ông cho biết, “đây là lý do tại sao Viện Khoa học và Công nghệ Quốc gia (NIST) đã tổ chức một thử thách để phát triển một tiêu chuẩn mã hóa lượng tử mới. IBM có một số đề xuất cho tiêu chuẩn mới này trong vòng cuối cùng, dự kiến sẽ diễn ra trong một vài năm nữa”.

Kỹ sư Brian LaMacchia tại Microsoft cho biết, các nhà mật mã học của công ty đang hợp tác với cộng đồng mật mã toàn cầu để chuẩn bị cho khách hàng và trung tâm dữ liệu một tương lai lượng tử. “Chuẩn bị cho bảo mật trong thế giới hậu lượng tử là điều quan trọng không chỉ để bảo vệ và bảo mật dữ liệu trong tương lai mà còn để đảm bảo các máy tính lượng tử trong tương lai không phải là mối đe dọa đối với an ninh lâu dài của thông tin ngày nay”, Brian LaMacchia chia sẻ.

Markus Pflitsch thành lập Terra Quantum AG vào năm 2019. Ông là cựu giám đốc tài chính, người bắt đầu sự nghiệp của mình với tư cách là nhà khoa học nghiên cứu tại CERN, tổ chức nghiên cứu hạt nhân châu Âu. Nghiên cứu của Terra Quantum được dẫn dắt bởi hai giám đốc công nghệ – Gordey Lesovik, trưởng phòng thí nghiệm công nghệ thông tin lượng tử tại Viện Vật lý và Công nghệ Moscow và Valerii Vinokur, nhà vật lý tại Chicago, người đã giành được Giải thưởng tưởng niệm Fritz London vào năm 2020 cho thành tựu trong vật chất ngưng tụ và vật lý lý thuyết.

Terra Quantum cho biết nghiên cứu của họ đã tìm thấy các lỗ hổng ảnh hưởng đến mật mã mã hóa đối xứng, bao gồm Tiêu chuẩn mã hóa nâng cao (AES) hiện được sử dụng rộng rãi để bảo mật dữ liệu truyền qua internet và mã hóa tập tin. Sử dụng một phương pháp được gọi là ủ lượng tử, công ty phát hiện ra rằng ngay cả những phiên bản mạnh nhất của mã hóa AES cũng có thể được giải mã bởi các máy tính lượng tử có thể ra mắt trong vài năm tới.

Vinokur chia sẻ trong một cuộc phỏng vấn rằng Terra Quantum đã thực hiện khám phá sau khi tìm ra cách đảo ngược “hàm băm” – hash, một thuật toán toán học chuyển đổi một thông báo hoặc một phần dữ liệu thành một giá trị số. Nghiên cứu sẽ chỉ ra rằng “những gì từng được cho là không thể phá vỡ giờ không còn tồn tại nữa”, Vinokur nói.

Terra Quantum đang theo đuổi bằng sáng chế cho giao thức mới này. Nhưng công ty sẽ cung cấp nó miễn phí. Pflitsch cho biết, “chúng tôi sẽ mở quyền truy cập vào giao thức của mình để đảm bảo rằng chúng ta có một môi trường an toàn và bảo mật. Chúng tôi cảm thấy có nghĩa vụ phải chia sẻ nó với thế giới và cộng đồng lượng tử”.

Chính phủ Mỹ, Trung Quốc và nhiều quốc gia khác đã coi nghiên cứu điện toán lượng tử là một ưu tiên kinh tế và an ninh quốc gia, nói rằng thế giới đang ở trên đỉnh của “cuộc cách mạng lượng tử” mới. Ngoài ra, các công ty công nghệ bao gồm Google, Microsoft và IBM đã đầu tư lớn vào điện toán lượng tử trong những năm gần đây.

Máy tính sẽ dự đoán được tương lai gần

Giới khoa học đã đạt một bước tiến quan trọng trong việc tạo ra máy tính lượng tử, phục vụ cho mọi nhu cầu hằng ngày của con người trong tương lai.

Những nghiên cứu gần đây liên quan đến thuật toán lượng tử thuộc 2 nhóm nghiên cứu sinh độc lập đã thu hút người đọc trên arXiv . Nội dung của chúng xoay quanh việc tận dụng các thuật toán thông minh để giải phương trình vi phân phi tuyến.

Thuật toán lượng tử là thuật toán chạy bằng mô hình thực tế của tính toán lượng tử. Trong đó, mô hình tính toán thông qua mạch lượng tử được sử dụng phổ biến nhất.

Nếu nhìn các bài nghiên cứu này dưới góc nhìn khoa học, chúng ta có thể kết luận rằng đây là tiền đề cho một chiếc máy tính có thể "đóng băng thời gian", nhằm xử lý các vấn đề cần có lời giải ngay lập tức.

Phương trình tuyến tính là thứ mà máy tính cổ điển có thể giải một cách nhanh chóng thông qua một vài phép toán nhị phân đơn giản. Nhưng phương trình vi phân phi tuyến thường quá khó nhằn, thậm chí bất khả thi để giải kể cả với chiếc máy tính truyền thống mạnh nhất hiện tại.

Máy tính lượng tử có thể là đáp án cho việc giải quyết các vấn đề cực kỳ phức tạp mà máy tính ngày nay chưa làm được.

Khi máy tính giải quyết một bài toán về phương trình vi phân phi tuyến, về cơ bản chúng đang dự đoán tương lai.

Ngày nay, trí tuệ nhân tạo hoạt động trên các máy tính truyền thống có thể bắt được hình ảnh một quả bóng đang bay giữa không trung và có đủ thông tin để dự đoán quỹ đạo bay của nó. Ta có thể thêm nhiều quả bóng nữa, và máy tính vẫn có thể thực hiện tốt tác vụ trên.

Tuy nhiên ở một quy mô lớn hơn với số lượng cá thể lớn hơn nhiều lần, máy tính truyền thống có thể bị vượt ngưỡng xử lý và sẽ không thể dự đoán đúng những tác vụ như vậy. Theo lý giải của nhà nghiên cứu lượng tử Andrew Childs, đó là lý do chúng ta không thể dự đoán chính xác được thời tiết.

Tuy nhiên, máy tính lượng tử không tuân thủ các quy tắc nhị phân. Thay vì xử lý từng tác vụ như máy tính cổ điển, chúng có thể xử lý tất cả cùng một lúc. Điều này có nghĩa, chúng có thể xừ lý các vấn đề khó hơn như dự đoán vị trí của mọi vật thể trong cùng một khoảng thời gian nhất định.

Điều này có ý nghĩa như thế nào với nhân loại? Máy tính cổ điển đã hiện đại hóa đời sống con người một cách đáng kể. Sự xuất hiện của chúng đã trở thành một phần không thể thiếu của cuộc sống chúng ta. Vậy chúng ta cần thêm máy tính lượng tử để làm gì?

Khi đề cập đến khả năng đóng băng thời gian của máy tính lượng tử, nó không có nghĩa là cho thời gian thực dừng lại, mà đơn giản là ta đang nói đến một chiếc máy tính đủ mạnh để có thể chạy những thuật toán mang cấp độ phân tử với độ chính xác cao và gần như không có thời gian chờ.

Để đơn giản hóa vấn đề, ta có thể tưởng tượng, trong tương lai, khi bị hàng tá mảnh vỡ kính bắn về phía mình. Thì ngay trong thời khắc kính vỡ, máy tính lượng tử đã có đủ thông tin cũng như dự đoán được quỹ đạo, điểm rơi của từng mảnh kính và lập tức điều khiển drone chặn chúng lại tránh làm con người bị thương. Đó là điều nằm ngoài khả năng của một chiếc máy tính cổ điển ngày nay.

Điều đó cho thấy trong một tương lai gần, máy tính lượng tử sẽ hoạt động liên tục trong thời gian thực, giải quyết các vấn đề phát sinh ngay thời khắc chúng vừa xảy ra và nắm giữ nhiều trọng trách quan trọng của xã hội.

Cuộc đua máy tính lượng tử Mỹ và Trung Quốc đang tập trung phát triển các dòng máy tính lượng tử khi đây được cho là một lĩnh vực tạo ra các đột phá mới trong khoa học máy tính. Một hệ thống máy tính lượng tử của IBM Đầu tháng 12, Bloomberg đưa tin các nhà khoa học Trung Quốc vừa công bố chế tạo thành công một...