Google cho biết họ vừa lần đầu tiên trình diễn một giải pháp thực tế cho một trong những rào cản lớn nhất của máy tính lượng tử. Phương pháp này đã giúp giảm lỗi khoảng 40 lần trên chip Willow, theo nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science ngày 15/10/2024.
Máy tính lượng tử là loại máy tính mới, có thể một ngày nào đó bẻ khóa các hệ thống bảo mật của Bitcoin (BTC). Những chiếc máy hiện tại vẫn còn quá nhỏ để làm được điều đó. Google cho biết phương pháp này có thể giúp giảm kích thước cần thiết của các máy tính lượng tử trong tương lai.
Cách Google cải thiện ‘nguyên liệu’ lượng tử sạch hơn
Để chạy các chương trình hữu ích, một máy tính lượng tử cần những thao tác đặc biệt gọi là “magic state”. Google cho biết một số ước tính chỉ ra rằng việc tạo ra các magic state chất lượng có thể chiếm tới 95% khả năng xử lý của máy tính.
Phương pháp của Google, gọi là “magic state cultivation”, hoạt động bằng cách loại bỏ dần. Con chip bắt đầu với trạng thái thô, nhiều lỗi, sau đó thực hiện nhiều kiểm tra và loại bỏ những lần thất bại. Chỉ những trạng thái tốt mới được giữ lại, giúp đạt được trạng thái sạch hơn nhiều.
Trên chip Willow, các magic state được cải thiện theo phương pháp này có số lượng lỗi thấp hơn khoảng 40 lần so với cách làm thông thường. Độ chính xác (fidelity) đạt tới 99.99%, mức kỷ lục theo đánh giá của Google.
Nếu giải pháp này áp dụng thành công trên quy mô lớn hơn, nhóm nghiên cứu cho biết phương pháp này có thể giảm đáng kể kích thước máy cần thiết cho những nhiệm vụ thực tế. Google cũng từng dùng yếu tố kích thước máy để ước tính mối đe dọa đối với Bitcoin.
“Đây là lần đầu tiên một giải pháp thực tế cho một trong những hạn chế nghiêm trọng nhất của máy tính lượng tử được chứng minh. Chúng tôi đã chứng minh trên phần cứng thật rằng có thể tạo ra các magic state quan trọng này một cách hiệu quả”, blog của Google viết.
Theo dõi chúng tôi trên X để luôn cập nhật những tin tức mới nhất
Toán học Bitcoin phía sau kết quả của Google
Một máy tính lượng tử đủ mạnh có thể, về lý thuyết, lấy được private key của ví Bitcoin chỉ dựa vào public key. Vào tháng 03/2024, Google ước tính rằng một cuộc tấn công như vậy sẽ cần ít hơn 500,000 qubit.
Cuộc tấn công này cũng đòi hỏi hàng chục triệu phép toán cần magic state. Phương pháp magic state cultivation đã giúp giảm ước tính quy mô máy tính cần thiết cho các hoạt động này. Năm 2025, nhà nghiên cứu Craig Gidney của Google đã dùng phương pháp này để giảm quy mô máy cần thiết để phá mã RSA – một hệ thống mã hóa phổ biến hiện nay.
Chip Willow hiện tại của Google chỉ có 105 qubit, tức còn rất xa so với mốc 500,000 qubit. Chính Google cũng thừa nhận giới hạn của kết quả này.
“Tất nhiên, chúng tôi vẫn cần thực nghiệm phương pháp magic state cultivation trên quy mô lớn hơn để nó thực sự khả thi với máy tính lượng tử thực tế, và vẫn còn nhiều thách thức kỹ thuật phía trước,” nhóm nghiên cứu chia sẻ.
Tuy nhiên, nếu máy tính lượng tử đủ mạnh xuất hiện, một số coin sẽ dễ bị tấn công hơn. Dữ liệu của Glassnode cho thấy có 6.04 triệu BTC, tương đương 30.2% tổng số Bitcoin đã đào được nằm ở các địa chỉ có public key lộ diện. Số này trị giá khoảng 494 tỷ USD, khi giá Bitcoin đang giao dịch ở mức 81,857 USD, tăng 1.19% trong 24 giờ qua.
Đa số các coin này vẫn có thể chuyển sang các địa chỉ an toàn hơn. Tuy nhiên, một nghiên cứu vào tháng 06/2024 ước tính rằng khoảng 2.3 triệu BTC không thể chuyển được. Đây là số coin bị mất, không hoạt động, hoặc có từ những ngày đầu của Bitcoin.
Vấn đề sẽ ra sao với những coin bị “mắc kẹt” này vẫn chưa có câu trả lời cuối cùng. Sàn Coinbase từng cho rằng đây là một câu hỏi khó, trong một bài đăng ngày 13/10/2024 về lộ trình chuyển đổi Bitcoin sang bảo mật kháng lượng tử.
Sàn giao dịch cũng đưa ra các phương án như đóng băng số coin cũ, hoặc xây dựng công cụ đặc biệt để chủ sở hữu có thể lấy lại chúng. Coinbase cũng ưu tiên phương án triển khai từ từ, giúp những ví hoạt động thường xuyên có thể sớm chuyển sang bảo mật kháng lượng tử. Coinbase nói rằng các đề xuất này là để mở cho cộng đồng bàn luận, chứ chưa phải quyết định cuối cùng.
Nghiên cứu tháng 06/2024 ước tính rằng nếu bắt đầu chuyển đổi vào năm 2026, quá trình này có thể hoàn thành từ 2029 đến 2031 – sớm hơn cả dự báo lạc quan là máy phá mã có thể xuất hiện vào năm 2035. Google chưa đưa ra mốc thời gian để chứng minh hiệu quả của phương pháp magic state cultivation trên quy mô lớn hơn.
Đăng ký kênh YouTube của chúng tôi để xem các lãnh đạo và nhà báo chia sẻ góc nhìn chuyên môn
