Q-Day (Ngày Lượng tử) là thời điểm giả định khi máy tính lượng tử đạt đủ sức mạnh và độ ổn định để phá vỡ các thuật toán mật mã tiêu chuẩn hiện nay. Khi viễn cảnh này xảy ra, các hệ thống bảo mật thông tin, tài chính và tiền điện tử có thể bị xâm phạm.

Nguy cơ đã được định nghĩa

Giống như dự báo về sự cố Y2K cách đây 40 năm trước, Q-Day cũng được cộng đồng công nghệ nhìn nhận từ khi các ý tưởng về máy tính lượng tử hình thành.

Có một số khác biệt là thời điểm Q-Day chưa được ấn định vì hiện tại các siêu máy tính lượng tử vẫn chưa thực sự đi vào hoạt động cũng như sẵn sàng cho thương mại. Tuy nhiên, hậu quả có được nhận định là khủng khiếp và mức ảnh hưởng sâu rộng.

Các siêu máy tính lượng tử có thể dễ dàng giải mã các giao thức bảo mật phổ biến như RSA hay ECC. Vì vậy, các chuyên gia bảo mật tin rằng giới tin tặc đang thu thập và lưu trữ các dữ liệu mã hóa hiện tại để chờ đến Q-Day nhằm giải mã toàn bộ thông tin nhạy cảm.

Điều này được xem là ác mộng công nghệ, khi mà các hồ sơ chính phủ, dữ liệu y tế và các bí mật quốc gia bị rủi ro rò rỉ. Các giao dịch ngân hàng truyền thống, hệ thống thanh toán và các mạng lưới như Bitcoin có nguy cơ bị kiểm soát hoặc làm giả. Mọi liên lạc kỹ thuật số (như VPN, HTTPS/TLS, email) đều có thể bị đọc lén.

Đây là thời điểm mà một máy tính năng lượng đủ mạnh sẽ xuất hiện, dễ dàng vô hiệu hóa các cốt lõi hệ thống bảo mật đang bảo vệ dòng tài chính, dữ liệu quốc gia và quyền riêng tư cá nhân.

Đáng ngạc nhiên hơn, các nhận định và bằng chứng công nghệ mới nhất được tìm thấy, "ngày phán xét" đang lao đến nhanh hơn rất nhiều so với những kịch bản lạc quan trước đây.

Trong nhiều năm, các chuyên gia an ninh mạng thường đặt Q-Day ở một tương lai xa xôi, ít nhất là sau năm 2035. Tuy nhiên, các báo cáo khoa học gần đây được công bố đã đảo lộn mọi tính toán.

Nhận được định nghĩa về điều này, Michele Mosca, Giám đốc điều hành của tổ chức an ninh mạng EvolutionQ nói: "Đó là ngày mà những kẻ địch sẽ có trong tay một máy tính lượng tử có khả năng phá vỡ các mã hóa mật mã đang được sử dụng. Ở thời điểm mang tính tế bào này, mọi thứ vốn đang an toàn, cực kỳ an toàn, nhiên liệu sẽ trở nên hoàn toàn không an toàn."

Mosca từng phát hành báo cáo khoa học mà ông là đồng tác giả mang tên "Mối đe dọa lượng tử", do Viện Rủi ro toàn cầu ở Canada công bố thường niên từ năm 2019.

Google cảnh báo rằng máy tính lượng tử có thể đủ khả năng tấn công một số hệ thống mã hóa vào năm 2029, sớm hơn 6-15 năm so với các dự đoán trước đây. Nếu ước tính này là chính xác, các chính phủ, doanh nghiệp và tổ chức không còn nhiều thời gian để chuẩn bị hệ thống mã hóa mới để bảo vệ dữ liệu.

Cuộc đua giành giật thời gian

Dù nguy cơ rất cận kề, cục diện không hoàn toàn là một bức tranh tối tăm. Giới khoa học đang nỗ lực triển khai Mật mã hậu lượng tử (Post-Quantum Cryptography - PQC) – những thuật toán toán học phức tạp mới mà ngay cả máy tính lượng tử cũng bất lực để giải quyết.

Q-Day không còn là một câu chuyện Viễn tưởng trên giảng đường đại học. Nó đã trở thành một mệnh lệnh an ninh quốc gia và sống còn của doanh nghiệp. Nếu không hành động ngay lập tức để xây dựng một bộ áo giáp điện tử, thế giới số mà chúng ta dày công xây dựng nửa thế kỷ qua có thể sẽ đứng trước một cuộc đại hồng thủy chưa từng có.

Trước đó trong báo cáo thứ bảy công bố đầu năm nay, dựa trên ý kiến của 26 chuyên gia trong lĩnh vực, cho rằng một máy tính lượng tử có khả năng phá mã hóa sẽ xuất hiện trong 10-15 năm tới.

Tuy nhiên, Google đặt mục tiêu 2029 để triển khai mật mã hậu lượng tử - dạng mã hóa có thể chống lại máy tính lượng tử. Trong một bài đăng blog, Google nói rằng mốc thời gian này phản ánh những tiến bộ trong lĩnh vực điện toán lượng tử và mức độ cấp bách của việc chuyển đổi sang các hệ thống mật mã mới.

Tương tự, công ty dịch vụ điện toán đám mây Cloudflare cũng thông báo triển khai dạng mã hóa mới vào năm 2029.

Không giống máy tính thông thường xử lý thông tin tuần tự bằng bit, 0 hoặc 1, máy tính lượng tử sử dụng bit lượng tử, hay qubit, có thể biểu diễn 0, 1 hoặc cả hai cùng lúc. Thuộc tính này, gọi là chồng chập, cho phép máy lượng tử lưu giữ và xử lý thông tin phức tạp hơn.

Dustin Moody, nhà toán học tham gia dự án mật mã hậu lượng tử tại Viện Tiêu chuẩn và công nghệ quốc gia Mỹ (NIST), cho biết các tập đoàn lớn, đa quốc gia nhận thức rõ mối đe dọa này và đang "hành động khá nhanh".

Theo chuyên gia này, Nhà Trắng khuyến nghị năm 2035 là mốc mà các tổ chức nên hướng tới để hoàn thành áp dụng mật mã hậu lượng tử. NIST đã hoàn tất một bộ thuật toán mã hóa vào năm 2024, được thiết kế để chống chịu các cuộc tấn công mạng từ máy tính lượng tử.

Hơn nữa, việc chuyển đổi sẽ chỉ bảo vệ dữ liệu tương lai. Trong khi đó các cuộc tấn công kiểu "tích trữ" có thể đang được tiến hành. Hồ sơ sức khỏe điện tử, vốn chứa lịch sử y tế dài hạn và thông tin di truyền, có thể là mục tiêu hàng đầu của dạng tấn công này.

Báo cáo "Mối đe dọa lượng tử" cũng cho biết, khó đánh giá rủi ro lượng tử đối với an ninh mạng vì các nỗ lực nghiên cứu ngầm trên khắp thế giới. Q-Day thật sự có thể xảy ra trước khi thế giới nhận ra, khi các bên có thể tìm cách sử dụng tri thức này để giành lợi thế chiến lược.