Đột phá công nghệ máy tính lượng: Nguy cơ phá vỡ mã hóa truyền thống, “Q Day” có thể đến sớm hơn dự kiến

Máy tính lượng tử tăng tốc cả về sức mạnh lẫn thuật toán: hàng rào bảo mật của hệ mã hóa truyền thống đang bị đe dọa

Nhìn chung dữ liệu trực tuyến hiện nay vẫn khá an toàn. Nếu mọi người quản lý mật khẩu tốt và áp dụng đầy đủ các biện pháp bảo vệ, dữ liệu giống như được khóa trong một két sắt cực kỳ kiên cố, ngay cả khi toàn bộ siêu máy tính trên thế giới cùng hoạt động suốt 10.000 năm cũng khó có thể phá vỡ.
Tuy nhiên, vào tháng trước, các nghiên cứu do Google và nhiều tổ chức khác công bố cho thấy một loại máy tính lượng tử mới, có thể mở “két sắt” này với lượng tài nguyên thấp hơn rất nhiều so với dự đoán trước đây.
Sự thay đổi này đang diễn ra theo hai hướng. Một mặt, các “ông lớn” công nghệ như IBM và Google đang chạy đua phát triển các hệ thống lượng tử quy mô lớn hơn: IBM kỳ vọng trong năm nay sẽ đạt được lợi thế tính toán thực sự so với máy tính truyền thống trong một số kịch bản cụ thể, và hướng tới ra mắt hệ thống lượng tử “chịu lỗi” mạnh mẽ hơn trước năm 2029.

Mặt khác, giới lý thuyết cũng không ngừng tối ưu hóa thuật toán lượng tử: các nghiên cứu gần đây cho thấy tài nguyên cần thiết để phá các hệ mã hóa hiện tại có thể thấp hơn đáng kể so với ước tính ban đầu.

Kết quả cuối cùng là gì? Ngày mà máy tính lượng tử có thể phá vỡ các công nghệ mã hóa phổ biến — còn được gọi là “Q Day” (Ngày lượng tử) — có thể đến sớm hơn dự kiến.

Cuộc đua phần cứng lượng tử​

Máy tính lượng tử được cấu thành từ qubit (bit lượng tử), tận dụng các đặc tính vật lý “phi trực giác” của hạt vi mô để thực hiện tính toán theo cách hoàn toàn khác — và thường hiệu quả hơn — so với máy tính truyền thống.

Hiện công nghệ này vẫn ở giai đoạn đầu, mục tiêu cốt lõi là tăng số lượng qubit có thể liên kết và xử lý đồng thời. Máy tính lượng tử càng lớn sẽ càng vượt trội trong một số bài toán, đạt được cái gọi là “lợi thế lượng tử”.

Cuối năm ngoái, IBM đã công bố chip 120 qubit với kỳ vọng thể hiện lợi thế này trong một số tác vụ. Trong khi đó, Google cũng tuyên bố sẽ đẩy nhanh việc triển khai các công nghệ mã hóa có khả năng chống lại máy tính lượng tử — còn gọi là mật mã hậu lượng tử (post-quantum cryptography).
Ngoài các tập đoàn lớn, nhiều hướng tiếp cận mới cũng đang phát triển mạnh. Công ty PsiQuantum sử dụng qubit quang học kết hợp công nghệ sản xuất chip truyền thống; các hệ thống nguyên tử trung hòa trong phòng thí nghiệm đã có thể điều khiển hàng nghìn qubit.

Trước xu hướng này, các tổ chức tiêu chuẩn và cơ quan quốc gia đang xây dựng lộ trình rõ ràng để loại bỏ dần các hệ mã hóa dễ bị tấn công bởi lượng tử.

Tại Mỹ, National Institute of Standards and Technology (NIST) đã đề xuất thay thế dần các thuật toán dễ bị phá, với mục tiêu hoàn tất trước năm 2035.

Tại Úc, Australian Signals Directorate cũng đưa ra hướng dẫn tương tự, kêu gọi các tổ chức bắt đầu chuyển đổi và hoàn tất trước năm 2030.

Thuật toán giúp tăng mạnh hiệu quả phá mã​

Phần cứng chỉ là một phần, yếu tố quan trọng không kém là thuật toán lượng tử — tức cách sử dụng máy tính lượng tử để phá mã.

Năm 1994, Peter Shor đã phát minh thuật toán chứng minh máy tính lượng tử có thể phân tích số nguyên lớn thành thừa số một cách hiệu quả. Đây chính là nền tảng để phá vỡ hệ mã hóa RSA và đã thúc đẩy làn sóng nghiên cứu lượng tử.

Trong nhiều thập kỷ, người ta cho rằng cần đến hàng triệu qubit vật lý để đe dọa hệ mã hóa thực tế — một con số vượt xa khả năng hiện tại, nên nguy cơ được xem là còn xa.

Nhưng tình hình đang thay đổi.

Tháng 3/2026, nhóm Google Quantum AI công bố nghiên cứu cho thấy việc phá các hệ mã hóa dựa trên đường cong elliptic cần ít tài nguyên hơn dự đoán. Các hệ thống như Bitcoin hay Ethereum đều sử dụng dạng mã hóa này. Theo nghiên cứu, một máy tính lượng tử dưới 500.000 qubit có thể phá trong vài phút.

Dù vẫn vượt xa hiện tại, con số này chỉ bằng khoảng 1/10 so với ước tính trước đây.

Cùng lúc, nhóm nghiên cứu từ California Institute of Technology, University of California, Berkeley và công ty Oratomic đã công bố nghiên cứu về máy tính lượng tử nguyên tử trung hòa. Họ ước tính chỉ cần 10.000–20.000 qubit nguyên tử để triển khai thuật toán Shor.

Trong một thiết kế cụ thể, hệ thống khoảng 26.000 qubit có thể phá mã Bitcoin trong vài ngày; còn RSA 2048-bit sẽ cần nhiều tài nguyên và thời gian hơn.

Tóm lại: hiệu quả phá mã đang tăng nhanh. Ngay cả khi phần cứng lớn chưa xuất hiện, tiến bộ thuật toán đã hạ thấp đáng kể rào cản tấn công.

Chúng ta nên làm gì?​

Điều này có ý nghĩa gì trong thực tế?

Trước hết, sẽ không có “thảm họa ngay lập tức” — các hệ mã hóa hiện tại không bị phá chỉ sau một đêm. Nhưng xu hướng đã rõ: mỗi bước tiến về phần cứng và thuật toán đều rút ngắn khoảng cách tới khả năng phá mã thực tế.

Thứ hai, các biện pháp phòng thủ đã tồn tại. NIST đã lựa chọn một số thuật toán mật mã hậu lượng tử, được xem là có khả năng chống lại tấn công lượng tử.

Các công ty công nghệ cũng đã bắt đầu triển khai kết hợp, ví dụ như Google Chrome và Cloudflare đã hỗ trợ một phần bảo mật hậu lượng tử trong một số giao thức và dịch vụ.

Những hệ thống phụ thuộc nhiều vào mã hóa elliptic — bao gồm tiền mã hóa và các giao thức bảo mật — cần đặc biệt chú ý. Nghiên cứu của Google nhấn mạnh rằng các hệ thống blockchain cần sớm chuyển sang giải pháp hậu lượng tử.

Cuối cùng, đây là một cuộc đua hai chiều. Không chỉ phần cứng, mà cả thuật toán và kỹ thuật sửa lỗi cũng đóng vai trò then chốt. Các đột phá gần đây cho thấy chi phí tấn công lượng tử đang giảm nhanh hơn dự đoán.

Mỗi tin tức về việc giảm số qubit cần thiết hay tăng tốc thuật toán đều gửi đi một thông điệp rõ ràng:
Chúng ta đang tiến gần tới một tương lai mà các giả định bảo mật hiện tại không còn đúng.

Cách phòng thủ đáng tin cậy duy nhất là chủ động và dứt khoát chuyển sang các công nghệ mã hóa chống lượng tử.