Giới chuyên gia cảnh báo sự phát triển của điện toán lượng tử có thể không chỉ ảnh hưởng đến điện toán lượng tử và Bitcoin, mà còn đặt ra rủi ro nghiêm trọng đối với các ứng dụng nhắn tin mã hóa. Kịch bản được nhắc đến nhiều là nguy cơ “thu thập hôm nay, giải mã ngày mai”, khi dữ liệu bị lưu trữ hiện tại có thể bị phá mã trong tương lai.
Trong báo cáo công bố đầu tuần này, IBM cho biết họ đang phối hợp với các nhà phát triển của Signal và Threema để thiết kế lại giao thức nhắn tin. Mục tiêu là chuẩn bị cho thời điểm các máy tính lượng tử đủ mạnh để bẻ khóa hệ thống mã hóa hiện nay.
Các nhà nghiên cứu nhận định: “Việc phá vỡ lớp mã hóa này gần như bất khả thi với siêu máy tính truyền thống, trừ khi bạn có một tỷ năm để chờ. Tuy nhiên, cuộc cách mạng điện toán đang diễn ra có thể sớm thay đổi điều đó.”
Nguy cơ với nhắn tin còn cấp bách hơn Bitcoin?
Trong nhiều năm, cộng đồng crypto thường nhắc đến khả năng điện toán lượng tử có thể phá vỡ cơ chế mật mã của Bitcoin. Tuy nhiên, theo nhà nghiên cứu mật mã Ethan Heilman, rủi ro ngắn hạn lại có thể nghiêm trọng hơn đối với các ứng dụng nhắn tin mã hóa.
Ông cho rằng các nền tảng như Signal có thể trở thành mục tiêu của kiểu tấn công lưu trữ rồi giải mã sau.
“Mối đe dọa trong ngắn hạn lớn hơn với Signal so với Bitcoin vì kiểu tấn công lưu trữ và chuyển tiếp. Ai đó có thể ghi lại thông tin liên lạc hôm nay và chờ đến khi có máy tính lượng tử để giải mã,” Heilman nhận định.
Kiểu tấn công này diễn ra khi đối tượng xấu chặn và lưu trữ dữ liệu mã hóa hiện tại. Dù chưa thể phá mã ngay, họ có thể chờ đến khi công nghệ đủ mạnh để giải mã trong tương lai.
Signal và Threema, ra mắt lần lượt vào năm 2012 và 2014, đều sử dụng mã hóa đầu cuối. Khóa mã hóa được lưu trữ trên thiết bị người dùng thay vì máy chủ công ty. Với máy tính truyền thống, hệ thống này gần như không thể bị phá vỡ.
Tuy nhiên, một máy tính lượng tử đủ mạnh có thể giải các bài toán mật mã nền tảng bằng thuật toán Shor, từ đó suy ra khóa riêng từ khóa công khai.
Tiến bộ lượng tử đang tăng tốc
Những năm gần đây, các thí nghiệm của IBM, Google và Caltech đã cải thiện đáng kể độ ổn định, khả năng mở rộng và cơ chế sửa lỗi của máy tính lượng tử. Điều này khiến thời điểm xuất hiện máy lượng tử thực tiễn có thể đến sớm hơn dự đoán trước đây.
Tranh luận vì thế không chỉ xoay quanh Bitcoin, vốn sử dụng mật mã đường cong elliptic để bảo vệ giao dịch, mà còn mở rộng sang hạ tầng truyền thông bảo mật.
Heilman cho biết việc các quan chức chính phủ Mỹ sử dụng Signal trong trao đổi công việc đã làm nổi bật tầm quan trọng của bảo mật dài hạn.
Ông nhắc lại vụ việc năm 2025 được gọi là “Signalgate”, khi một số quan chức an ninh Mỹ sử dụng tin nhắn Signal tự hủy trên thiết bị cá nhân để thảo luận vấn đề nhạy cảm và vô tình thêm một nhà báo vào nhóm chat.
“Trong lịch sử, từng có trường hợp thông tin liên lạc bị ghi lại hàng chục năm trước và chỉ bị giải mã sau đó. Với bảo mật truyền thông, luôn tồn tại nguy cơ tương lai giải mã quá khứ,” Heilman nói.
Theo ông, rủi ro này không tồn tại ở Bitcoin theo cách tương tự, bởi giao dịch trên blockchain có tính công khai và cấu trúc khác biệt.
Chuẩn bị cho kỷ nguyên hậu lượng tử
Trước nguy cơ đó, Signal đã bắt đầu nâng cấp hệ thống. Năm 2023, hãng giới thiệu cơ chế PQXDH nhằm bảo vệ các phiên liên lạc mới khỏi kiểu tấn công “thu thập hôm nay, giải mã ngày mai”.
Đến năm 2025, Signal tiếp tục bổ sung giao thức SPQR, mở rộng lớp bảo vệ hậu lượng tử cho tin nhắn, cuộc gọi và nội dung đa phương tiện đang diễn ra.
Trong khi đó, Threema cho biết đang hợp tác với IBM để nghiên cứu tích hợp thuật toán ML-KEM – tiêu chuẩn do Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Mỹ (NIST) ban hành – nhằm chuyển sang mã hóa an toàn trước điện toán lượng tử.
Báo cáo của IBM cũng nhấn mạnh thách thức kỹ thuật khi nâng cấp giao thức. Nếu chỉ thay thế thành phần cũ bằng phiên bản an toàn lượng tử, băng thông của Signal có thể tăng gấp 100 lần. Vì vậy, nhóm phát triển buộc phải thiết kế lại từ nền tảng để đảm bảo hiệu suất.
Hiện nay, phần lớn chuyên gia nhận định máy tính lượng tử đủ mạnh để tấn công Bitcoin vẫn còn cách xa thực tế. Tuy nhiên, nếu tốc độ phát triển tiếp tục tăng, việc chuẩn bị cho kỷ nguyên hậu điện toán lượng tử không còn là lựa chọn, mà là yêu cầu bắt buộc đối với cả ngành crypto lẫn hạ tầng truyền thông số.