AI Đang Tăng Tốc Mối Đe Dọa Lượng Tử. Phòng Thủ Vẫn Gặp Vấn Đề Phối Hợp

Khi Google Quantum AI công bố vào tháng Bảy rằng họ đã dạy một máy tính lượng tử “học từ các lỗi của nó”, câu chuyện rõ ràng là cải thiện sửa lỗi. Máy tính lượng tử là những thiết bị cực kỳ nhạy cảm. Những thay đổi nhỏ trong môi trường của chúng có thể làm chúng mất cân bằng và gây ra lỗi, buộc các nhà nghiên cứu phải dừng tính toán và hiệu chỉnh lại phần cứng.

Hệ thống AI của Google đã học cách thực hiện một số điều chỉnh đó trong khi máy vẫn đang chạy. Trong các thử nghiệm, nó làm cho hệ thống ổn định gấp 3,5 lần khi các nhà nghiên cứu cố ý làm máy mất cân bằng và giảm lỗi thêm 20% sau khi các chuyên gia con người đã hiệu chỉnh nó.

Những phép tính lượng tử hữu ích có thể cuối cùng cần chạy liên tục trong nhiều ngày hoặc thậm chí hàng tháng. Vì vậy, việc giữ máy ổn định mà không phải dừng tính toán liên tục là rất quan trọng. Google so sánh điều này như việc chỉnh một nhạc cụ trong khi bản nhạc đang vang lên.

Sự ổn định kéo dài cũng là điều mà một máy tính lượng tử trong tương lai sẽ cần để chạy thuật toán Shor đủ lâu nhằm tấn công các hệ thống mật mã khóa công khai được sử dụng rộng rãi.

Phát triển quan trọng hơn là những gì AI đang làm đối với tốc độ của nghiên cứu lượng tử. Việc sửa lỗi, thiết kế mạch, hiệu chuẩn và phân tích mật mã trước đây được cải tiến trên các thời gian biểu phần nào riêng biệt. AI đang bắt đầu nén đồng thời một số vòng lặp nghiên cứu đó. Nghiên cứu lượng tử hiện đang tiến nhanh như tốc độ phát triển phần mềm. Việc di chuyển sang mật mã hậu lượng tử lại diễn ra chậm hơn, phụ thuộc vào phần cứng đã triển khai, nhà cung cấp, quản trị và người dùng.

Large-scale cryptographic attacks remain beyond current hardware, yet researchers keep reducing the amount of quantum computing power that an attacker would need to break today’s vulnerable cryptography.

Mục Tiêu Ngày Càng Thu Nhỏ

Peter Shor đã chứng minh cách đây hàng thập kỷ rằng một máy tính lượng tử đủ mạnh có thể phá vỡ RSA và mật mã đường cong elliptic, hai dạng mật mã khóa công khai được sử dụng rộng rãi để bảo vệ giao tiếp kỹ thuật số. Toán học này đã được biết đến trong nhiều thập kỷ. Điều không chắc chắn luôn là khi nào phần cứng đủ khả năng để thực hiện cuộc tấn công ở quy mô hữu ích.

Vào tháng Ba, Google Quantum AI đã công bố các ước tính mới cho việc tấn công mật mã đường cong elliptic được sử dụng rộng rãi. Các nhà nghiên cứu tính toán rằng thuật toán Shor có thể chạy với dưới 500.000 qubit vật lý dựa trên các giả định phần cứng mà họ kiểm tra. Ước tính dẫn đầu trước đây yêu cầu khoảng 20 lần nhiều hơn. Không có bước nhảy phần cứng gấp 20 lần tương đương nào đã xảy ra. Thiết kế mạch tốt hơn đã giảm nhu cầu phần cứng cuối cùng.

The same dynamic became visible through ECDSA.fail, một nỗ lực mở nơi các nhà nghiên cứu và các tác nhân AI tìm cách làm cho cuộc tấn công lượng tử tương tự yêu cầu ít sức mạnh tính toán hơn. Mạng lưới đã đạt chuẩn của Google trong vòng vài giờ và vượt qua nó trong vài ngày. Đến cuối tháng Sáu, mạch báo cáo tốt nhất đã hiệu quả hơn 47,5% so với chuẩn.

Hiệu suất mạch và thời gian lịch trình di chuyển theo các cách khác nhau. Mỗi cải tiến về hiệu suất vẫn giảm bớt những gì phần cứng tương lai phải thực hiện, và AI có thể tiếp tục đẩy yêu cầu này xuống trước khi các tổ chức kịp phản ứng với ước tính trước đó.

Mọi người tự nhiên hỏi khi nào máy phá mã sẽ xuất hiện. Đối với việc lập kế hoạch an ninh, tôi cho rằng câu hỏi hữu ích hơn là tốc độ mà các giả định của chúng ta có thể trở nên lỗi thời.

Phòng Thủ Hoạt Động Trên Một Đồng Hồ Khác

NIST đã hoàn thiện các tiêu chuẩn hậu lượng tử đầu tiên vào năm 2024. Cloudflare cho biết hơn 65% lưu lượng người dùng trên mạng của họ đã sử dụng mã hoá hậu lượng tử. Apple đã triển khai một giao thức mật mã hậu lượng tử gọi là PQ3 cho iMessage, và Signal tiếp tục thêm các biện pháp bảo vệ hậu lượng tử vào giao thức của mình.

Công trình tháng Bảy của Anthropic cho thấy cách AI có thể củng cố phía phòng thủ. Claude đã phát hiện một lỗ hổng đáng kể trong HAWK, một ứng cử viên chữ ký hậu lượng tử đã vượt qua hai vòng đánh giá của con người. Vì HAWK vẫn còn là một ứng cử viên, các nhà nghiên cứu đã phát hiện lỗ hổng trước khi triển khai, và các tiêu chuẩn đã hoàn thiện của NIST không bị ảnh hưởng.

Khi các nhà nghiên cứu đồng ý về mật mã tốt hơn, các tổ chức vẫn phải xác định nơi còn tồn tại các hệ thống cũ, phối hợp với các nhà cung cấp, cập nhật phần cứng và phần mềm, và di chuyển khách hàng tự kiểm soát khóa của họ. Những phụ thuộc này có thể mất nhiều năm. Việc di chuyển sang hậu lượng tử là một chương trình hạ tầng với thời hạn mật mã mà không ai kiểm soát được.

Blockchain Làm Khoảng Cách Khó Ẩn Hơn

Hầu hết các blockchain hàng đầu dựa vào một cặp khóa mật mã để thiết lập quyền sở hữu. Khóa công khai có thể hiển thị với mạng lưới. Khóa riêng là bằng chứng bí mật cho phép chủ sở hữu di chuyển tài sản. Bitcoin sử dụng cặp khóa này để ủy quyền giao dịch.

Một máy tính lượng tử đủ mạnh chạy thuật toán Shor có thể tính ngược từ một khóa công khai bị lộ và suy ra khóa riêng. Khi đó, kẻ tấn công có thể tạo ra một giao dịch hợp lệ và chuyển tiền như thể họ là chủ sở hữu hợp pháp.

Đối với blockchain, giao dịch giả mạo đó sẽ trông hợp pháp. Không có bộ phận hỗ trợ nào có thể đảo ngược chuyển khoản sau khi mạng lưới chấp nhận nó.

Các dịch vụ web có nhiều quyền kiểm soát hơn trong việc di chuyển. Các ứng dụng như Signal có thể đơn giản gửi một bản cập nhật giao thức. Các nhà cung cấp đám mây có thể thay đổi trao đổi khóa phía sau, và hầu hết người dùng có thể không bao giờ biết có gì thay đổi.

Một mạng lưới phi tập trung phải phối hợp ví, sàn giao dịch, người giữ tài sản, người xác thực, nhà phát triển, nhà sản xuất phần cứng và các chủ token. Một số khóa đã bị mất. Một số địa chỉ có thể không được chạm tới trong nhiều năm. Các chữ ký hậu lượng tử cũng yêu cầu dữ liệu đáng kể hơn so với các chữ ký số mà blockchain hiện đang sử dụng. Do đó, mỗi giao dịch sẽ chiếm nhiều băng thông và dung lượng lưu trữ hơn, có thể giảm số lượng giao dịch mà một blockchain có thể xử lý hiệu quả.

Việc di chuyển cũng đòi hỏi số dư hiện có phải chuyển sang địa chỉ an toàn với lượng tử. Ví phần cứng phải hỗ trợ mật mã mới; các sàn giao dịch phải nhận dạng các địa chỉ mới; người giữ tài sản phải cập nhật hệ thống và chính sách của họ. Các quỹ không hoạt động hoặc bị mất có thể không bao giờ được di chuyển, khiến mạng lưới phải đối mặt với các quyết định quản trị mà mật mã không thể trả lời.

Tôi cho rằng ngành công nghiệp vẫn đánh giá thấp thời gian cần thiết cho việc phối hợp này. Mật mã có thể sẵn sàng trong khi mạng lưới xung quanh vẫn cần nhiều năm để di chuyển, vì tính phi tập trung loại bỏ quyền lực có thể đơn giản ra lệnh cho mọi người chuyển sang tiêu chuẩn mới.

Bắt Đầu Đo Thời Gian Di Chuyển Ngay Bây Giờ

Nhóm bảo mật blockchain nên có khả năng trả lời một câu hỏi vận hành cơ bản hôm nay: nếu thời hạn di chuyển đột ngột được đẩy lên trước ba năm, sẽ mất bao lâu để đưa người dùng, ví, sàn giao dịch và cơ sở hạ tầng giao thức quan trọng sang các chữ ký hậu lượng tử?

Đối với nhiều mạng lưới, câu trả lời vẫn chưa rõ ràng. Một cuộc tranh luận khác về việc Q-Day sẽ diễn ra vào năm 2030, 2035 hay sau đó cũng sẽ không giải quyết được sự không chắc chắn này.

Để chuẩn bị, xác định những nơi mà mật mã dễ bị tổn thương vẫn đang được sử dụng. Đánh giá các giải pháp thay thế hậu lượng tử trong điều kiện mạng thực tế. Xây dựng hỗ trợ ví và lưu ký trước khi chúng trở thành tính năng khẩn cấp. Bắt đầu công việc quản trị khi các bất đồng vẫn có thể mất vài tháng thay vì vài giờ.

AI đã và đang rút ngắn chu kỳ nghiên cứu ở phía lượng tử. Các thuật toán hậu lượng tử bảo vệ tài sản chỉ sau khi ví, sàn giao dịch và giao thức thực sự có thể sử dụng chúng. Các nhóm bảo mật nên xây dựng lộ trình di chuyển này trước khi một đột phá lượng tử biến việc lập kế hoạch thành phản ứng sự cố.