QSig: khám phá các cơ hội trong mật mã lượng tử
Ngày 27 tháng 01 năm 2024 - Chia sẻ bài viết này trên Twitter | Facebook | Telegram
Một sự kiện mới quy tụ các học giả và nhà nghiên cứu hàng đầu để xây dựng hiểu biết chung trong kỷ nguyên điện toán mới
Vào ngày 26 tháng 1 năm 2024, Đại học Edinburgh sẽ tổ chức QSig - một sự kiện nghiên cứu mới quy tụ các học giả và chuyên gia trong ngành để khám phá một lĩnh vực khoa học máy tính thú vị và đang phát triển. Sự kiện này, với những người tham dự bao gồm giáo sư khoa học trưởng IOG Aggelos Kiayias và Justin Drake của Ethereum Foundation, sẽ tập trung vào các ứng dụng của điện toán lượng tử vào mật mã, khoa học blockchain và công nghệ tài chính. QSig được lấy cảm hứng từ những khám phá gần đây về các nguyên tắc mã hóa mới được kích hoạt đặc biệt bởi công nghệ lượng tử. Trong số các ứng dụng thú vị khác, những ứng dụng này giải quyết những thách thức lâu dài trong thiết kế và bảo mật Blockchain.
Điện toán lượng tử ban đầu được công nhận là một ngành khoa học nghiên cứu các hệ lượng tử phức tạp thông qua mô phỏng. Ý tưởng là máy tính lượng tử sẽ hỗ trợ khoa học mô phỏng lượng tử, giống như lý thuyết và thực hành cực kỳ thành công của mô phỏng cổ điển (tức là phi lượng tử). Tuy nhiên, một bước đột phá bất ngờ của Peter Shor vào năm 1994 đã chứng minh rằng tính toán lượng tử – khi cuối cùng đã được thực hiện – sẽ mang lại đòn bẩy phi thường cho các vấn đề tính toán thuần túy cổ điển nảy sinh trong lý thuyết số. Một hệ quả nổi tiếng là các máy tính lượng tử có thể mở rộng sẽ phá vỡ nhiều công cụ mã hóa hiện có của chúng ta, chẳng hạn như mã hóa RSA và chữ ký DSA.
Một mạng lưới nghiên cứu phong phú
Nghiên cứu trong vài thập kỷ qua đã tiết lộ mối quan hệ thậm chí còn phong phú hơn giữa tính toán lượng tử và mật mã so với những kết quả ban đầu được đề xuất. Một loạt những phát triển gần đây trong lĩnh vực giao thức tăng cường lượng tử đã gợi ý những cách thức mới và thú vị trong đó công nghệ tài chính có thể hưởng lợi từ công nghệ lượng tử.
Đặc biệt, giờ đây chúng tôi hiểu rằng có những mật mã nguyên thủy tự nhiên đơn giản là không thể xây dựng được trong bối cảnh cổ điển, nhưng lại được kích hoạt một cách ngoạn mục nhờ tính toán lượng tử. Trong số này có các sơ đồ phân phối khóa lượng tử được bảo mật hoàn hảo, các kỹ thuật mã hóa cho phép người nhận 'chứng minh rằng họ đã xóa văn bản mã hóa' và các sơ đồ chữ ký một lần với các khóa cá nhân 'tự hủy'. Điều cần thiết cho những cơ chế mới đáng chú ý này là một khía cạnh không trực quan nhưng cơ bản của vật lý lượng tử, khẳng định rằng, nói chung, các trạng thái lượng tử không thể bị sao chép. Ở mức độ trừu tượng hơn, “định lý không nhân bản” này nêu rõ sự khác biệt nổi bật giữa thông tin cổ điển và thông tin lượng tử. Hành động sao chép thông tin đơn giản, vốn là chuyện tầm thường trong bối cảnh cổ điển, bị cấm bởi các định luật vật lý cơ bản chi phối các trạng thái lượng tử.
Để làm nổi bật sự liên quan của các công cụ mật mã mới này trong bối cảnh khoa học Blockchain, chúng tôi quay lại ví dụ thứ ba được liệt kê ở trên – sơ đồ chữ ký 'một lần'. Về nguyên tắc, các sơ đồ chữ ký lượng tử này giải quyết một cách toàn diện mối đe dọa về các cuộc tấn công chuỗi dài đã được nghiên cứu kỹ lưỡng trong các blockchain bằng chứng cổ phần bằng một thiết bị thuật toán đáng chú ý. Mỗi hành động ký một tin nhắn sẽ hủy khóa (lượng tử) được sử dụng để tạo chữ ký (cổ điển), đồng thời tạo ra một khóa (lượng tử) mới để ký tin nhắn tiếp theo. Hơn nữa, mặc dù khóa mới có thể được sử dụng cho chữ ký trong tương lai nhưng nó không thể được sử dụng để khôi phục các khóa cũ. Người đọc sẽ nhận ra đây là sự hiện thực hóa lý tưởng của khái niệm cổ điển về 'bảo mật chuyển tiếp', đòi hỏi sự phát triển định kỳ của các khóa (cổ điển) với yêu cầu rõ ràng là các khóa hết hạn sẽ bị xóa. Điều này đảm bảo rằng các tin nhắn cũ không thể được sửa đổi và ký ngay cả khi các khóa trong tương lai bị tiết lộ. Theo nghĩa này, chữ ký 'một lần' tận dụng lý thuyết thông tin lượng tử để mang lại chữ ký an toàn chuyển tiếp mà không yêu cầu giả định xóa bổ sung.
Khám phá và tối ưu hóa
Lời hứa của thể loại công cụ mật mã mới này rất phức tạp bởi dòng thời gian phát triển không thể đoán trước đối với điện toán và truyền thông lượng tử mạnh mẽ, có thể mở rộng. Bất chấp những tiến bộ kỹ thuật ấn tượng, chúng ta có thể mong đợi rằng các thiết bị lượng tử có sẵn trong thời gian tới sẽ thể hiện sự cân bằng tinh tế về kích thước bộ nhớ, thời lượng tính toán, thời gian lưu trữ và độ chính xác. Những cân nhắc này đòi hỏi một chiều hướng khám phá và tối ưu hóa hơn nữa về phía các cấu trúc mật mã mới. Đặc biệt, những lo ngại về hiệu quả, đặc biệt là những vấn đề liên quan đến khía cạnh tính toán đòi hỏi các thiết bị lượng tử, có thể đóng vai trò mở rộng trong việc xác định tính khả thi thực tế. Từ góc độ này, chữ ký một lần có một tính năng đáng chú ý khác: trong khi việc ký và lưu trữ khóa yêu cầu máy tính lượng tử, thì bản thân chữ ký là những thông điệp thuần túy cổ điển có thể được xác minh bằng các phương tiện thuần túy cổ điển.
Để kết luận, QSig sẽ khám phá sức mạnh của mật mã thời lượng tử, những triển vọng và thách thức do các thiết bị lượng tử trung hạn đặt ra cũng như mối liên quan trực tiếp của chúng với khoa học và công nghệ tài chính Blockchain. Mục đích? Để đóng góp cho nghiên cứu trong tương lai nhằm giải quyết cuối cùng những câu hỏi mở còn lại trước khi các công nghệ tài chính tăng cường lượng tử trở thành hiện thực.
Sự kiện QSig (được tài trợ bởi Input Output, cardano foundation và Quỹ Ethereum) diễn ra vào ngày 26 tháng 1 năm 2024.
Để biết thêm về sự kiện này, bạn cũng có thể xem video gần đây của Charles Hoskinson đã được nhóm Fimi dịch thuật.
Nguồn bài viết tại đây
Đọc thêm các bài viết liên quan tại thẻ Tags bên dưới