IBM’s Quantum ‘Cat’ Roars: Đột Phá 120-Qubit Đưa Rủi Ro Mã Hóa Bitcoin Đến Gần Hơn

Đột phá lượng tử mới nhất của IBM đã đưa thế giới crypto gần hơn một chút đến kịch bản ác mộng của nó—một máy tính có khả năng phá vỡ mã hóa của Bitcoin.

Trong một báo cáo được công bố vào đầu tháng này, các nhà nghiên cứu tại IBM đã báo cáo việc tạo ra một trạng thái lượng tử rối 120-qubit — loại trạng thái quan trọng và ổn định nhất cho đến nay.

Thí nghiệm, được mô tả trong một bài báo có tiêu đề “Những Con Mèo Lớn: Sự Rối Rắm Trong 120 Qubit và Hơn Thế Nữa,” chứng minh sự rối rắm đa phần thật sự giữa tất cả các qubit—một bước quan trọng hướng tới các máy tính lượng tử có khả năng chịu lỗi, có thể một ngày nào đó chạy các thuật toán đủ mạnh để phá vỡ mật mã hiện đại.

“Chúng tôi tìm cách tạo ra một trạng thái tài nguyên rối lớn trên một máy tính lượng tử sử dụng một mạch mà tiếng ồn của nó được giảm thiểu,” các nhà nghiên cứu viết. “Chúng tôi sử dụng các kỹ thuật từ lý thuyết đồ thị, nhóm ổn định, và giải mạch để đạt được mục tiêu này.”

Báo cáo đến trong bối cảnh những tiến bộ nhanh chóng và sự cạnh tranh ngày càng tăng giữa các công ty công nghệ lớn để phát triển máy tính lượng tử thực tiễn. Đột phá của IBM vượt qua Google Quantum AI, chip Willow 105-qubit của họ tuần trước đã chạy một thuật toán vật lý nhanh hơn bất kỳ máy tính cổ điển nào có thể mô phỏng.

Xây dựng một con mèo lớn hơn

Trong nghiên cứu, nhóm IBM đã sử dụng một lớp trạng thái lượng tử được gọi là Greenberger–Horne–Zeilinger, thường được gọi là “trạng thái mèo” theo thí nghiệm tư tưởng nổi tiếng của Schrödinger.

Một trạng thái GHZ là một hệ thống trong đó mỗi qubit tồn tại trong một trạng thái chồng chất giữa tất cả đều là zero và tất cả đều là one cùng một lúc. Nếu một qubit thay đổi, tất cả đều thay đổi—một điều không thể xảy ra trong vật lý cổ điển.

“Ngoài tính hữu ích thực tiễn, các trạng thái GHZ đã được sử dụng như một tiêu chuẩn trong nhiều nền tảng lượng tử khác nhau như ion, siêu dẫn, nguyên tử trung hòa và photon,” họ viết. “Điều này xuất phát từ thực tế rằng các trạng thái này rất nhạy cảm với những sai sót trong thí nghiệm—thực sự, chúng có thể được sử dụng để đạt được cảm biến lượng tử tại giới hạn Heisenberg,” họ nói, đề cập đến giới hạn tối thượng về cách chính xác một cái gì đó có thể được đo trong vật lý lượng tử.

Để đạt được 120 qubit, các nhà nghiên cứu của IBM đã sử dụng các mạch siêu dẫn và một trình biên dịch thích ứng để ánh xạ các phép toán đến các vùng ít tiếng ồn nhất của chip.

Họ cũng đã sử dụng một quy trình gọi là tạm thời hủy tính toán, tạm thời tách rời các qubit đã hoàn thành vai trò của chúng, cho phép chúng nghỉ ngơi trong một trạng thái ổn định trước khi được kết nối lại sau.

Nó thực sự “Quantum” đến mức nào?

Chất lượng của kết quả được đo bằng độ trung thành, một thước đo mức độ gần gũi của trạng thái được sản xuất với trạng thái toán học lý tưởng.

Độ trung thành 1.0 có nghĩa là kiểm soát hoàn hảo; 0.5 là ngưỡng xác nhận sự rối lượng tử hoàn toàn. Trạng thái GHZ 120-qubit của IBM đạt điểm 0.56, đủ để chứng minh rằng mọi qubit vẫn là một phần của một hệ thống đồng bộ duy nhất.

Việc xác minh trực tiếp các kết quả như vậy là không thể về mặt tính toán—kiểm tra tất cả các cấu hình của 120 qubit sẽ mất nhiều thời gian hơn cả tuổi thọ của vũ trụ.

Thay vào đó, IBM dựa vào hai mẹo thống kê: các bài kiểm tra dao động đối xứng, theo dõi các mẫu can thiệp tập thể, và Đánh giá Độ trung thực Trực tiếp, ngẫu nhiên lấy mẫu một tập con các đặc tính có thể đo lường của trạng thái được gọi là stabilizers.

Mỗi bộ ổn định hoạt động như một công cụ chẩn đoán, xác nhận xem các cặp qubit có giữ đồng bộ hay không.

Tại sao điều này quan trọng đối với Bitcoin

Mặc dù vẫn còn xa để tạo ra một mối đe dọa thực sự về mật mã, bước đột phá của IBM đưa các thí nghiệm gần hơn một bước đến việc đe dọa 6,6 triệu BTC—trị giá khoảng 767,28 tỷ USD—mà nhóm nghiên cứu máy tính lượng tử Project 11 đã cảnh báo là dễ bị tấn công lượng tử.

Các đồng tiền có nguy cơ này bao gồm những đồng tiền thuộc sở hữu của người sáng lập Bitcoin, Satoshi Nakamoto.

“Đây là một trong những tranh cãi lớn nhất của Bitcoin: phải làm gì với các đồng coin của Satoshi. Bạn không thể di chuyển chúng, và Satoshi có lẽ đã biến mất,” người sáng lập Project 11 Alex Pruden nói. “Vậy điều gì sẽ xảy ra với Bitcoin đó? Nó chiếm một phần quan trọng trong tổng cung. Bạn sẽ đốt nó, phân phối lại nó, hay để một máy tính lượng tử lấy nó? Đó là những lựa chọn duy nhất.”

Khi một địa chỉ Bitcoin lộ ra khóa công khai của nó, một máy tính lượng tử đủ mạnh có thể, lý thuyết là, tái tạo nó và chiếm đoạt các quỹ trước khi xác nhận. Trong khi hệ thống 120-qubit của IBM không có khả năng tự nó, nó cho thấy sự tiến bộ hướng tới quy mô đó.

Với IBM nhắm đến các hệ thống chịu lỗi trước năm 2030 - và Google cùng Quantinuum theo đuổi các mục tiêu tương tự - thời gian cho một mối đe dọa lượng tử đối với tài sản kỹ thuật số đang trở nên ngày càng thực tế.