Google Quantum AI cho biết chip Willow đã giảm khoảng 40 lần lỗi trong “trạng thái ma thuật” (magic states), nhưng mức lỗi vẫn cần giảm thêm khoảng một triệu lần để đáp ứng yêu cầu phá mã RSA-2048.
Kết quả được công bố trên Science là bước tiến trong sửa lỗi lượng tử, một yếu tố quyết định khả năng thực hiện các phép tính phức tạp. Với Bitcoin, khoảng cách giữa phần cứng hiện tại và quy mô cần cho một cuộc tấn công vẫn rất lớn.
- Phương pháp magic state cultivation đạt độ chính xác logic 99,99% trên Willow.
- Các ước tính phá mã Bitcoin vẫn đòi hỏi quy mô hàng trăm nghìn qubit vật lý, trong khi Willow có 105 qubit.
- Bitcoin có đề xuất BIP 360 về địa chỉ kháng lượng tử, nhưng chưa có kế hoạch chuyển đổi toàn bộ người dùng.
Google giảm lỗi trạng thái ma thuật trên Willow như thế nào?
Google sử dụng phương pháp magic state cultivation để lọc bỏ các trạng thái có lỗi và giữ lại những trạng thái đạt yêu cầu. Theo Google, phương pháp này đạt độ chính xác logic 99,99% trên chip Willow.
Google công bố kết quả thử nghiệm magic state cultivation nhằm giải quyết một nút thắt về tài nguyên của máy tính lượng tử. Trạng thái ma thuật đóng vai trò như nhiên liệu cho các phép toán phức tạp, vượt ra ngoài những thao tác cơ bản được hỗ trợ bởi cơ chế sửa lỗi.
Craig Gidney, Noah Shutty và Cody Jones phát triển phương pháp này tại Google năm 2024 từ một ý tưởng lý thuyết trước đó. Trạng thái có nhiễu được đưa vào một vùng giới hạn trên chip, nơi các phép đo phối hợp tìm lỗi. Những lần thử không đạt yêu cầu bị loại bỏ.
| Chỉ tiêu | Kết quả hoặc yêu cầu | Ý nghĩa |
|---|---|---|
| Mức giảm lỗi trạng thái ma thuật trên Willow | Khoảng 40 lần | Cải thiện chất lượng trạng thái phục vụ tính toán lượng tử |
| Độ chính xác logic đạt được | 99,99%, tương đương khoảng 1 lỗi trên 10.000 | Vẫn chưa đạt yêu cầu để phá mã RSA-2048 |
| Mức lỗi trạng thái ma thuật cần để phân tích RSA-2048 | Khoảng 1 lỗi trên 10 tỷ | Cần giảm lỗi thêm khoảng một triệu lần so với kết quả hiện tại |
| Tài nguyên có thể dành cho việc tạo trạng thái ma thuật | Lên tới 95% năng lực máy, theo các ước tính Google dẫn lại | Hạn chế tài nguyên còn lại cho tính toán thực tế |
Khả năng mở rộng và đo lường vẫn là trở ngại
Magic state cultivation vẫn cần được chứng minh ở quy mô lớn hơn trước khi có thể ứng dụng thực tế. Mức giảm lỗi hiện tại chưa loại bỏ nút thắt tài nguyên trong quá trình tạo trạng thái ma thuật.
Trong quá trình thử nghiệm, nhà nghiên cứu Emma Rosenfeld nhiều lần ghi nhận kết quả khó lý giải. Sau nhiều tháng kiểm tra, nhóm phát hiện biến động nhiệt độ và nhiễu do thiết bị phòng thí nghiệm trôi thông số đã làm sai lệch phép đo chuẩn. Nhóm tăng khả năng kiểm soát của hệ thống, đồng thời đề xuất dùng chính cultivation làm phương pháp đánh giá mới.
Google cũng trình diễn kỹ thuật “grafting”, chuyển một trạng thái đã được lọc lỗi từ mã màu khoảng cách 3 sang mã bề mặt khoảng cách 5. Đây là hai cách tổ chức sửa lỗi lượng tử. Các máy tính tương lai có thể cần kết hợp cả hai để duy trì độ tin cậy mà không làm tăng quá nhiều yêu cầu phần cứng.
Khoảng cách giữa Willow và khả năng tấn công Bitcoin
Willow hiện có 105 qubit vật lý, còn nghiên cứu của Google Quantum AI ước tính việc phá mật mã đường cong elliptic của Bitcoin cần quy mô hàng trăm nghìn qubit. Kết quả giảm lỗi chưa đồng nghĩa với khả năng tấn công Bitcoin hiện tại.
RSA-2048 và mật mã đường cong elliptic 256 bit của Bitcoin là hai mục tiêu khác nhau. Ước tính tài nguyên cho từng hệ mật mã cần được phân biệt, thay vì xem tiến bộ đối với RSA-2048 là bằng chứng trực tiếp về khả năng phá mã Bitcoin.
| Đối tượng hoặc kịch bản | Số liệu | Bối cảnh và giới hạn |
|---|---|---|
| Chip Willow hiện tại | 105 qubit vật lý | Còn cách xa quy mô phần cứng được ước tính cho các cuộc tấn công |
| Phá RSA-2048 | Dưới 1 triệu qubit có nhiễu | Ước tính năm 2025 của Craig Gidney, có sử dụng cultivation |
| Phá mật mã đường cong elliptic 256 bit của Bitcoin | Dưới 500.000 qubit vật lý | Ước tính của Google Quantum AI, thấp hơn khoảng 80% so với các ước tính trước |
| Chuyển hướng một giao dịch đang diễn ra | Khoảng 9 phút, xác suất thành công 41% | Kịch bản nghiên cứu giả định có máy tính lượng tử đủ mạnh |
| BTC trong các ví có khóa công khai đã xuất hiện trên blockchain | Khoảng 7 triệu BTC, tương đương khoảng một phần ba tổng nguồn cung | Ước tính của Coinbase và Project Eleven |
Coinbase và Project Eleven ước tính lượng BTC nằm trong các ví đã lộ khóa công khai trên blockchain tăng lên cùng với nâng cấp Taproot. Việc khóa công khai đã xuất hiện là yếu tố liên quan đến rủi ro lượng tử; các con số này không có nghĩa những ví đó đang bị tấn công thành công.
Lộ trình kháng lượng tử của Google và đề xuất BIP 360
Google đặt mốc năm 2029 trong lộ trình mật mã hậu lượng tử. Bitcoin hiện có đề xuất BIP 360 về địa chỉ kháng lượng tử, nhưng chưa có kế hoạch chuyển đổi toàn bộ người dùng.
BIP 360 là một đề xuất, chưa đồng nghĩa với việc Bitcoin đã hoàn tất khả năng bảo vệ trước máy tính lượng tử. Khả năng mở rộng phần cứng, chất lượng sửa lỗi và tiến độ chuyển đổi cơ chế bảo mật vẫn là những yếu tố quyết định mức độ rủi ro thực tế.
Tổng kết
Google đã cải thiện đáng kể chất lượng trạng thái ma thuật trên Willow, nhưng yêu cầu về độ chính xác và quy mô phần cứng để phá mã vẫn còn rất xa. Với Bitcoin, kết quả này đặt trọng tâm vào việc chuẩn bị khả năng kháng lượng tử, trong khi chưa chứng minh được một cuộc tấn công khả thi bằng phần cứng hiện tại.
