IBM đẩy nhanh phát triển máy tính lượng tử có thể đe dọa Bitcoin

Các nhà nghiên cứu từng cho rằng máy tính lượng tử sẽ chưa thể đe dọa đến hệ thống bảo mật của Bitcoin trong tương lai gần. Tuy nhiên, IBM vừa công bố một dự án có thể rút ngắn đáng kể mốc thời gian đó: chiếc máy tính lượng tử chịu lỗi đầu tiên trên thế giới, dự kiến ra mắt vào năm 2029.

Mặc dù máy tính lượng tử có khả năng xử lý đồng thời theo nhiều hướng khác nhau, các hệ thống hiện tại vẫn gặp tỷ lệ lỗi cao. Nếu không có cơ chế chịu lỗi – tức khả năng phát hiện và khắc phục lỗi trong thời gian thực – máy tính lượng tử sẽ không thể thực thi các thuật toán phức tạp đủ sức phá vỡ các blockchain.

IBM đặt tên hệ thống mới là Quantum Starling, thiết kế để thực hiện 100 triệu thao tác lượng tử nhờ vào 200 qubit đã được sửa lỗi. Thiết bị này sẽ được lắp đặt tại trung tâm dữ liệu lượng tử của IBM ở Poughkeepsie, New York, và là một phần trong lộ trình dài hạn phát triển máy tính lượng tử đến năm 2033.

“Lộ trình mới cập nhật của chúng tôi mở rộng đến năm 2033 và xa hơn. Tính đến nay, IBM đã hoàn thành đúng tiến độ tất cả các cột mốc đã đề ra,” công ty khẳng định. “Dựa trên thành công trong quá khứ, chúng tôi tự tin sẽ tiếp tục duy trì đà phát triển đó.”

Đột phá với cơ chế sửa lỗi lượng tử

IBM lựa chọn chiến lược sửa lỗi để đảm bảo tính chịu lỗi – một điều đặc biệt quan trọng với các hệ thống lượng tử vốn cực kỳ nhạy cảm với nhiễu và các tác động từ môi trường. Công ty cho biết họ đang áp dụng mã Bivariate Bicycle, một dạng mã lượng tử mật độ thấp (LDPC), giúp giảm đến 90% số lượng qubit vật lý cần thiết so với các phương pháp cũ.

Ngoài ra, Starling sẽ được tích hợp bộ giải mã sửa lỗi thời gian thực, có thể chạy trên FPGA (mạch tích hợp khả trình) hoặc ASIC (vi mạch chuyên dụng), cho phép xử lý lỗi ngay lập tức trước khi chúng lan rộng.

“Chúng tôi đang dồn rất nhiều nguồn lực cho việc sửa lỗi và giảm lỗi lượng tử,” tiến sĩ Rosa Di Felice, Giám đốc kỹ thuật Trung tâm Đổi mới Lượng tử IBM tại USC, chia sẻ với Decrypt. “Bộ xử lý mới này đặc biệt hứa hẹn vì nó tăng cường khả năng triển khai các mã sửa lỗi lượng tử một cách hiệu quả hơn.”

Bà Di Felice cũng cho biết bộ xử lý mới có thể đơn giản hóa đáng kể các phép tính phức tạp trong nghiên cứu phân tử và vật liệu – mở ra đột phá trong các lĩnh vực như chống gỉ sét, cải tiến phản ứng hóa học, và phát triển dược phẩm mới.

Lộ trình phát triển Starling của IBM

2025

• Ra mắt bộ xử lý IBM Nighthawk với 120 qubit, có độ sâu mạch tăng 16 lần.

• Cập nhật phần mềm Qiskit, bao gồm mạch động và tích hợp với môi trường HPC (siêu máy tính).

• Triển khai kiến trúc máy tính lượng tử chịu lỗi dạng mô-đun.

• IBM Quantum Loon sẽ thử nghiệm các thành phần cho mã qLDPC, bao gồm “C-coupler” – bộ ghép nối qubit ở khoảng cách xa trên cùng một chip.

2026

• Mục tiêu thực hiện các minh chứng lợi thế lượng tử đầu tiên.

• Mở rộng các công cụ giảm lỗi và ánh xạ ứng dụng lượng tử để chuẩn bị cho hệ thống chịu lỗi hoàn chỉnh.

• Ra mắt IBM Quantum Kookaburra, bộ xử lý mô-đun đầu tiên của IBM tích hợp bộ nhớ lượng tử với thao tác logic – bước đệm để mở rộng ra quy mô nhiều chip.

2027

• Mở rộng lên 1.080 qubit thông qua kết nối chip với chip.

• IBM Quantum Cockatoo sẽ kết nối hai mô-đun Kookaburra thông qua “L-coupler”, liên kết các chip lượng tử như các nút mạng, thay vì xây dựng chip quá lớn một cách phi thực tế.

2028–2029

• Nguyên mẫu Starling – máy tính lượng tử chịu lỗi – dự kiến hoàn thành vào năm 2028, chính thức triển khai vào 2029.

Tác động đến Bitcoin và hệ mật mã hiện tại

Gần đây, đồng sáng lập Strategy – Michael Saylor – đã cho rằng mối đe dọa từ máy tính lượng tử với Bitcoin bị phóng đại, và rằng “chúng sẽ phá hệ thống ngân hàng, tài khoản Google, Microsoft của bạn trước, vì những hệ thống đó yếu hơn nhiều.”

Tuy nhiên, các chuyên gia như Giáo sư David Bader (Viện Công nghệ New Jersey) lại xem cơ chế chịu lỗi là “chìa khóa” để biến máy tính lượng tử thành công cụ thực tế – và là mối đe dọa thật sự với các hệ thống mật mã hiện tại.

“Chịu lỗi giúp máy tính lượng tử ít mong manh hơn, ít lỗi hơn – đó là công nghệ cốt lõi để mở rộng quy mô từ vài qubit lên hàng nghìn hoặc hàng triệu qubit cần thiết cho các ứng dụng thực tế.”

Ông cũng thừa nhận rằng nếu một máy tính lượng tử đủ mạnh để chạy thuật toán Shor được chế tạo thành công, nó có thể phá vỡ các thuật toán mật mã hiện đang bảo vệ tiền điện tử như Bitcoin. Do đó, ông kêu gọi cộng đồng phát triển blockchain nhanh chóng chuyển sang các thuật toán mã hóa kháng lượng tử.

“Một máy tính lượng tử đủ mạnh để chạy thuật toán Shor vẫn còn cách nhiều năm nữa,” ông Bader nói. “Blockchain sẽ không đột ngột sụp đổ vào năm 2029 – nhưng đây là điều rất đáng theo dõi.”

• Bitcoin: Mùa săn lùng thanh lý đã đến?
• Bitcoin có thể chết nếu máy tính lượng tử thành công không?
• Michael Saylor phản ứng về việc máy tính lượng tử phá vỡ Bitcoin