Máy tính lượng tử có thể làm sụp đổ internet, nhưng con chip đột phá này sẽ chặn đứng điều đó

Một nhóm kỹ sư tại Thụy Sĩ vừa công bố một hệ thống truyền thông mới có khả năng bảo vệ dữ liệu trước những cuộc tấn công bằng máy tính lượng tử. Công nghệ này mang tên QS7001 và được giới thiệu tại Diễn đàn Kinh tế Thế giới ở Davos vào ngày 22/1 bởi công ty bán dẫn SEALSQ.

Bảo mật dữ liệu đang là một trong những mối quan tâm hàng đầu trong thời đại kỹ thuật số. Từ thông tin thanh toán đến hồ sơ y tế cá nhân, tất cả đều được bảo vệ bằng các phương thức mã hóa hiện tại. Tuy nhiên, các nhà khoa học lo ngại rằng máy tính lượng tử trong tương lai sẽ sở hữu sức mạnh tính toán khổng lồ, có thể giải mã các thuật toán mã hóa hiện tại trong vài giây—trong khi máy tính cổ điển cần đến hàng triệu năm.

Thực tế, một thuật toán RSA 50-bit yếu (trong khi NIST khuyến nghị tối thiểu 2048-bit) đã từng bị phá bởi máy tính lượng tử. Nếu các phương thức mã hóa hiện tại bị phá vỡ, toàn bộ hệ thống truyền thông toàn cầu có thể rơi vào tình trạng hỗn loạn khi không còn khả năng truyền tải thông tin an toàn.

QS7001 được thiết kế để đối phó với mối đe dọa này bằng cách kết hợp hai giao thức mã hóa chống lượng tử do NIST phát triển: Dilithium và Kyber. Đồng thời, hệ thống này còn giúp giảm đáng kể thời gian truyền dữ liệu, qua đó thu hẹp khoảng trống mà tin tặc có thể lợi dụng để tấn công.

Thu hẹp cơ hội tấn công của máy tính lượng tử

Theo lý thuyết, các giao thức mã hóa chống lượng tử được thiết kế để không thể bị phá vỡ bởi các máy tính lượng tử hiện tại. Tuy nhiên, công nghệ này vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm, và chưa ai có thể khẳng định liệu nó có thể chống lại các cuộc tấn công trong tương lai hay không.

Trong một thử nghiệm thực tế, một bộ vi điều khiển bảo mật truyền thống mất đến 1.500 mili-giây (1,5 giây) để truyền dữ liệu sử dụng giao thức mã hóa Dilithium. Trong khi đó, QS7001 chỉ mất 100 mili-giây (0,1 giây) để thực hiện cùng một tác vụ.

Sự chênh lệch lớn này đến từ việc hệ thống QS7001 có thể xác thực, ký và mã hóa dữ liệu một cách tối ưu mà vẫn đảm bảo các tiêu chuẩn bảo mật nghiêm ngặt. Khi thời gian truyền dữ liệu được rút ngắn, các máy tính lượng tử sẽ có ít thời gian hơn để thực hiện các cuộc tấn công bẻ khóa.

Tuy nhiên, hệ thống này không ngăn được việc kẻ tấn công sao chép và lưu trữ dữ liệu. Một khi dữ liệu đã bị lưu trữ, máy tính lượng tử có thể giải mã nó bất cứ lúc nào mà không bị giới hạn bởi thời gian truyền. Điều mà QS7001 làm được là giảm khả năng bị đánh cắp dữ liệu theo thời gian thực, đồng thời ngăn chặn nguy cơ dữ liệu bị chỉnh sửa hoặc điều hướng sang nơi khác.

Các nhà nghiên cứu cũng đề xuất rằng nếu QS7001 được kết hợp với các công nghệ truyền thông lượng tử—những công nghệ có thể phát hiện khi dữ liệu bị chặn và hủy bỏ phiên truyền—thì đây có thể trở thành một công cụ cực kỳ mạnh mẽ để bảo vệ dữ liệu trong kỷ nguyên hậu lượng tử.

"Nếu mất quá nhiều thời gian để giải mã trước khi khóa mã hết hiệu lực, thì dữ liệu của bạn vẫn an toàn. Ít nhất là cho đến khi ai đó tìm ra công cụ nhanh hơn." — Dave Lear, chuyên gia an ninh mạng.