Nhà nghiên cứu của Quỹ Ethereum: Ngày lượng tử sắp đến gần, kế hoạch hoàn tất việc di chuyển sang hệ thống chống lượng tử vào năm 2029
Tuyển chọn TechFlowTuyển chọn TechFlow
Nhà nghiên cứu của Quỹ Ethereum: Ngày lượng tử sắp đến gần, kế hoạch hoàn tất việc di chuyển sang hệ thống chống lượng tử vào năm 2029
Ngày lượng tử có thể được đẩy sớm lên năm 2030.
Chuyên sâu báo cáo Web3Tác giả: Justin Drake, nhà nghiên cứu tại Quỹ Ethereum
Biên dịch: Chopper, Foreisght News
Ngày 31 tháng 3, nhóm Trí tuệ nhân tạo lượng tử của Google đã công bố thành tựu mang tính bước ngoặt về thuật toán mật mã đường cong elliptic Shor. Về mặt kỹ thuật, bài báo này thực sự là một đột phá trọng đại: hiệu suất thuật toán được cải thiện tới 10 lần so với phương án tối ưu nhất trước đây. Nhóm nghiên cứu đã lựa chọn đường cong elliptic secp256k1—cơ sở cho các chữ ký của Bitcoin và Ethereum—để tiến hành tối ưu hóa tính toán; việc này vừa là một minh họa kỹ thuật, vừa là hồi chuông cảnh tỉnh đối với toàn ngành blockchain.
Tuy nhiên, điều thú vị nhất trong bài báo này không nằm ở khía cạnh kỹ thuật, mà ở cấp độ quy tắc ngành. Đội ngũ nghiên cứu đã không tuân theo quy trình xuất bản công khai thông thường trong giới học thuật: các chi tiết tối ưu cốt lõi được giữ bí mật hoàn toàn, chỉ sử dụng bằng chứng không tiết lộ thông tin (zero-knowledge proof – ZK) để xác minh tính đúng đắn của giải pháp tối ưu mà không tiết lộ bất kỳ chi tiết kỹ thuật nào. Một bài blog liên quan của Google đề cập rằng trong quá trình triển khai dự án, nhóm đã phối hợp với các cơ quan chính phủ Hoa Kỳ. Việc kiểm soát nội dung học thuật thông qua bằng chứng không tiết lộ thông tin là hiện tượng chưa từng có trong lịch sử học thuật toàn cầu.
Là một trong những đồng tác giả của bài báo này, tôi trực tiếp trải qua toàn bộ quá trình ra đời và phát hành bị hạn chế nội dung. Thẳng thắn mà nói, nhiều chi tiết trong sự việc này khiến tôi khó lòng đồng thuận. Tôi luôn cho rằng công chúng xứng đáng được biết những thông tin liên quan; song do những ràng buộc khách quan, tôi không thể tiết lộ những thông tin nội bộ. Tuy nhiên, cần nhấn mạnh rõ một điểm: đội ngũ Google đã làm việc chuyên nghiệp và nghiêm túc trong suốt quá trình, điều này xứng đáng được ghi nhận và khen ngợi.
Việc cố ý kiểm soát thông tin thường phản tác dụng, và hiện tượng “hiệu ứng Streisand” (càng che giấu càng thu hút sự chú ý) đang diễn ra rõ rệt: thuật toán tối ưu cốt lõi mà Google kiên quyết bảo mật đã bị các nhà nghiên cứu Pháp tái hiện thành công. Điều gây ngạc nhiên hơn nữa là một cuộc thi mở nguồn toàn cầu nhằm giải mã thuật toán Shor đã chính thức khởi động; chỉ trong vài giờ sau khi trang web chính thức ecdsa.fail ra mắt, kỷ lục thế giới về tối ưu hóa thuật toán Shor đã bị phá vỡ.
Thuật toán bị tái hiện độc lập, các cuộc thi mã nguồn mở bùng nổ trên toàn cầu
Chỉ hai tháng sau khi bài báo của Google được công bố, nhà khoa học lượng tử hàng đầu Pháp André Schrottenloher đã trở thành người đầu tiên giải mã thành công logic tối ưu cốt lõi này. Bài báo mang tên *Các mạch cộng điểm được tối ưu hóa cho bài toán logarit rời rạc trên đường cong elliptic* (Optimized Point Addition Circuits for Elliptic Curve Discrete Logarithms) hôm nay chính thức được đăng tải trên kho lưu trữ bài báo tiền xuất bản arXiv. Xin chúc mừng André — ông đã vượt qua hàng loạt học giả hàng đầu cùng nghiên cứu chủ đề này để giành vị trí dẫn đầu. Cũng trong ngày hôm nay, Craig Gidney — chuyên gia hàng đầu thế giới về tối ưu hóa thuật toán Shor — tiết lộ rằng do yêu cầu kiểm soát nội dung, ông đã nắm giữ giải pháp tối ưu này suốt một năm trời nhưng không thể công bố công khai.
Nghiên cứu của André tuy tái hiện được khung sườn tổng thể, song chưa bao quát được một số tinh chỉnh vi mô trong phiên bản gốc của Google cũng như các phiên bản nâng cấp kế tiếp; vì vậy, thuật toán Shor vẫn còn rất nhiều tiềm năng tối ưu chưa được khai phá — đây cũng chính là lý do ra đời cuộc thi thử thách ecdsa.fail. Chương trình xác minh ban đầu được dùng cho mục đích chứng minh ZK nay được tái sử dụng để tự động sàng lọc các giải pháp tối ưu hiệu lực. Hiện nay, các nhà phát triển toàn cầu liên tục gửi các cải tiến chi tiết; tiêu chí đánh giá là tích giữa số lượng qubit logic và số lượng cổng Toffoli, và toàn bộ mạch điện đã đạt được mức cải thiện hiệu suất 8,4% so với phiên bản gốc của Google.
Sự nhiệt tình với chủ đề này vượt xa kỳ vọng của giới chuyên môn: không chỉ các học giả hàng đầu tham gia, mà trong vài tuần gần đây, một lượng lớn người nghiệp dư cũng được truyền cảm hứng để bắt chước cách tiếp cận nghiên cứu tự chủ do Karpathy — nhà khoa học AI hàng đầu thế giới và là thành viên sáng lập OpenAI — đề xướng, sử dụng trí tuệ nhân tạo để lặp lại và tối ưu hóa thuật toán Shor. Một tình huống đầy kịch tính là chương trình xác minh vốn được thiết kế dành riêng cho chứng minh ZK nay lại vừa khéo đóng vai trò tiêu chuẩn đánh giá phần thưởng cho quá trình lặp lại của AI. Mô hình nghiên cứu mới này có ngưỡng tham gia cực kỳ thấp, khiến nhiều người không chuyên — thậm chí cả một thiếu niên — cũng có thể đưa ra các giải pháp tối ưu chất lượng cao.
Công nghệ lượng tử nguyên tử trung hòa gia nhập cuộc chơi; giới chuyên môn dự báo “Ngày lượng tử” (Q-Day) có thể xảy ra trước năm 2032
Câu chuyện không dừng lại ở Google. Cùng ngày bài báo của Google được công bố, startup về quyền riêng tư Oratomic cũng đồng thời tung ra bài báo nghiên cứu riêng về thuật toán Shor, ngay lập tức leo lên vị trí đầu bảng xếp hạng các bài báo “nóng nhất” trên trang đánh giá học thuật scirate.com.
Kết luận mà Oratomic đưa ra vô cùng gây chấn động: kết hợp tối ưu hóa ở tầng logic do Google đề xuất với kiến trúc vật lý dựa trên nguyên tử trung hòa do chính Oratomic phát triển, chỉ cần 10.000 qubit vật lý là đủ để chạy thuật toán Shor và phá mã secp256k1 — con số này thấp đến mức làm đảo lộn hoàn toàn nhận thức chung của ngành.
Lúc đầu đọc bài báo của Oratomic, tôi hoàn toàn chưa biết gì về công nghệ lượng tử nguyên tử trung hòa; vì tò mò, tôi đã dành hàng trăm giờ để nghiên cứu sâu, xem toàn bộ video phổ biến kiến thức trên mạng và phỏng vấn nhiều chuyên gia trong ngành. Kết luận cuối cùng của tôi là: công nghệ lượng tử nguyên tử trung hòa hoàn toàn khả thi và có triển vọng thương mại hóa trong tương lai gần. Việc Google gần đây thành lập phòng thí nghiệm lượng tử nguyên tử trung hòa — thay đổi chiến lược trước đây chỉ tập trung vào tuyến lượng tử siêu dẫn — chính là minh chứng hùng hồn nhất. Nếu bạn quan tâm đến “Ngày lượng tử” (Q-Day) — thời điểm máy tính lượng tử có thể phá vỡ hệ thống mật mã thương mại — thì tuyến công nghệ nguyên tử trung hòa tuyệt đối không thể bỏ qua.
Điều thú vị là cả hai bài báo trọng đại của Google và Oratomic đều tránh né đề cập đến ảnh hưởng thực tế của kết quả nghiên cứu đối với Q-Day, và hoàn toàn không đưa ra bất kỳ dự báo thời điểm cụ thể nào. Nhưng bản chất cốt lõi của phân tích mật mã “trắng” (white-hat) chính là đánh giá chu kỳ phá mã lượng tử nhằm hỗ trợ ngành công nghiệp chuẩn bị sớm — vì vậy, sự im lặng này đặc biệt bất thường.
Dựa trên lập luận của Scott Aaronson trong bài viết ngày 29 tháng 4, kết hợp với thông tin công khai mà tôi nắm giữ cùng các dữ kiện mật chưa được tiết lộ, tôi đưa ra ước tính như sau: Xác suất Q-Day xảy ra trước năm 2032 là 50%, xác suất Q-Day hiện thực hóa trước năm 2030 là 10%.
Ngược lại, theo tuyên bố chính thức của phía Mỹ, Cơ quan An ninh Quốc gia Hoa Kỳ (NSA), phối hợp cùng Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST), vẫn duy trì mốc thời gian chính thức là năm 2035 — thời điểm các cơ quan chính phủ Mỹ sẽ cấm sử dụng các hệ thống mật mã dễ bị tấn công bởi máy tính lượng tử. Nhìn lại, dự báo này rõ ràng lạc hậu so với nhịp độ phát triển công nghệ thực tế, do đó giá trị tham khảo gần như bằng không; NIST trong tương lai rất có thể buộc phải đẩy mạnh việc rút ngắn đáng kể thời hạn này.
Di chuyển sang mật mã chống lượng tử: Ethereum dự kiến hoàn tất vào năm 2029
Mặc dù cần cảnh giác với rủi ro lượng tử, song không nên hoảng loạn. Việc áp dụng vội vàng các hệ thống mật mã chống lượng tử chưa trưởng thành có thể phản tác dụng và gây ra các lỗ hổng an ninh mới. Theo tôi, năm 2029 là khoảng thời gian di chuyển an toàn và khả thi — còn cách hiện tại khoảng ba năm rưỡi — và đây cũng là mốc thời gian mà Google, nhà cung cấp dịch vụ đám mây Cloudflare cũng như Quỹ Ethereum đều thống nhất lựa chọn.
Hiện nay, phần lớn công việc của tôi tập trung vào dự án nâng cấp nhẹ của Ethereum, nhằm thúc đẩy quá trình chuyển đổi toàn diện và ổn định từ hạ tầng mật mã hiện tại sang hệ thống mật mã chống lượng tử. Khối lượng công việc khổng lồ: chữ ký BLS ở tầng đồng thuận, cam kết KZG ở tầng dữ liệu và chữ ký ECDSA ở tầng thực thi đều cần được thay thế toàn bộ. Toàn bộ kế hoạch nâng cấp này được xây dựng dựa trên hệ thống mật mã dựa trên hàm băm, và tính khả thi là rất cao.
Bên trong Quỹ Ethereum, chúng tôi đã phát triển một công cụ mang tên leanVM, được vận hành bởi các SNARK dựa trên hàm băm. Cảm ơn Emile, Thomas và những người khác vì những đóng góp xuất sắc, hiệu năng của leanVM đã được đảm bảo đầy đủ. Về mặt bảo mật, leanVM thực sự là một báu vật: đây là một zkVM cực kỳ tối giản, được thiết kế đặc biệt nhằm phục vụ xác minh hình thức end-to-end và đạt mức bảo mật cao nhất. Bạn muốn đóng góp sức mình? Hiện nay có hai chương trình thưởng trị giá 1 triệu đô la Mỹ. Thứ nhất là Giải thưởng Proximity Prize: giải quyết một phỏng đoán toán học tồn tại lâu dài trong lý thuyết mã hóa nhằm cải tiến các SNARK dựa trên hàm băm, bạn sẽ nhận được giải thưởng 1 triệu đô la. Thứ hai là Sáng kiến Poseidon: trao thưởng 1 triệu đô la cho bất kỳ ai phá được hàm băm Poseidon — một hàm băm thân thiện với SNARK.
Chào mừng tham gia cộng đồng chính thức TechFlow
Nhóm Telegram:https://t.me/TechFlowDaily
Tài khoản Twitter chính thức:https://x.com/TechFlowPost
Tài khoản Twitter tiếng Anh:https://x.com/BlockFlow_News
@drakefjustin
