Các nhà nghiên cứu tại AmericanFortress, một công ty bảo mật blockchain và mật mã học có trụ sở tại Wyoming, tập trung vào bảo mật hậu lượng tử và cơ sở hạ tầng tài sản kỹ thuật số, đã đề xuất một hệ thống mật mã mà họ cho rằng có thể giúp Bitcoin và các ví blockchain khác chống chịu các cuộc tấn công lượng tử trong tương lai mà không cần thay đổi địa chỉ ví hiện có.

Trong một bài báo có tiêu đề “ZKPoSP: Bằng chứng không kiến thức hậu lượng tử cho ví xác định phân cấp”, các nhà nghiên cứu của AmericanFortress mô tả việc thay thế chữ ký đường cong elliptic truyền thống bằng bằng chứng không kiến thức trong khi vẫn duy trì khả năng tương thích với ví xác định phân cấp.

Họ viết: “Những tiến bộ gần đây trong phần cứng lượng tử, bao gồm bộ xử lý Willow của Google, đã rút ngắn đáng kể thời gian để đạt được các máy tính lượng tử có ý nghĩa mật mã. Trong môi trường blockchain, nơi các địa chỉ và tiêu chuẩn phái sinh khóa như BIP32, BIP44 và SLIP-10 là cơ sở hạ tầng thống trị cho việc quản lý ví, một máy tính lượng tử chạy thuật toán Shor có thể khôi phục bất kỳ khóa riêng tư đường cong elliptic nào từ khóa công khai tương ứng, đe dọa mọi ví đang hoạt động hiện nay.”

Nghiên cứu tập trung vào "Ngày Q" (Q-Day), là thời điểm mà một máy tính lượng tử chịu lỗi có thể sử dụng thuật toán Shor để suy ra khóa riêng tư từ khóa công khai, làm cho mật mã đường cong elliptic được Bitcoin và nhiều blockchain khác sử dụng trở nên không an toàn.

Thay vì yêu cầu người dùng di chuyển tài sản sang các địa chỉ an toàn lượng tử mới, hệ thống được đề xuất thay thế chữ ký số bằng bằng chứng không kiến thức để xác minh quyền sở hữu cụm từ hạt giống của ví. Bởi vì bản thân cụm từ hạt giống vẫn được giữ bí mật, các tác giả lập luận rằng chủ sở hữu hợp pháp vẫn có thể chứng minh quyền kiểm soát ví của họ ngay cả khi các khóa riêng tư cá nhân bị xâm phạm.

Bài báo giới thiệu ZKPoSP (Bằng chứng không kiến thức về nguồn gốc cụm từ hạt giống) và QBIP32, một lược đồ phái sinh khóa được thiết kế để hỗ trợ nhiều đường cong elliptic trong khi vẫn tương thích với các ví xác định phân cấp hiện có.

Theo nghiên cứu, các nhà nghiên cứu của AmericanFortress đã triển khai hệ thống bằng Rust sử dụng máy ảo không kiến thức RISC Zero. Các thử nghiệm nguyên mẫu cho thấy thời gian tạo bằng chứng khoảng 12 đến 13 giây và thời gian xác minh khoảng 9 đến 10 mili giây. Bài báo cũng mô tả một chế độ hậu Ngày Q (post-Q-Day mode) giúp giảm thời gian chứng minh cho một số hoạt động.

Nghiên cứu này chưa được bất kỳ mạng blockchain nào chấp nhận. Bất kỳ sự triển khai nào cũng sẽ yêu cầu sự chấp nhận từ các nhà phát triển, nhà cung cấp ví, sàn giao dịch, thợ đào và người dùng.

Sự quan tâm đến mật mã hậu lượng tử đã tăng lên khi các nhà phát triển blockchain chuẩn bị cho Ngày Q. Bitcoin đặt ra một thách thức đặc biệt vì việc chi tiêu tiền xu sẽ để lộ khóa công khai của chúng trên blockchain. Một máy tính lượng tử đủ mạnh có thể sử dụng các khóa công khai đó để suy ra khóa riêng tư và giả mạo chữ ký giao dịch hợp lệ.

Bài báo là nỗ lực mới nhất trong một loạt các nỗ lực trên toàn ngành tiền điện tử nhằm chuẩn bị các mạng blockchain cho tương lai hậu lượng tử. Đầu tháng này, Project Eleven đã đề xuất một cơ chế khôi phục hậu lượng tử cho phép người dùng chứng minh quyền sở hữu ví Bitcoin thông qua cụm từ hạt giống thay vì chữ ký số sau Ngày Q.

Vào tháng 3, BTQ Technologies đã phát hành triển khai hoạt động đầu tiên của BIP-360 trên một mạng thử nghiệm "Bitcoin Quantum" chuyên dụng để đánh giá các định dạng giao dịch kháng lượng tử. Vào tháng 5, công ty phân tích blockchain Glassnode ước tính khoảng 6,04 triệu Bitcoin, khoảng 30% tổng cung lưu hành, đã có khóa công khai bị lộ, trong khi Bộ Thương mại Hoa Kỳ công bố hơn 2 tỷ USD tài trợ cho các công ty điện toán lượng tử và các sáng kiến sản xuất.

Tuần trước, các công ty lớn bao gồm BlackRock, Coinbase, Strategy, Fidelity Digital Assets, Galaxy và những công ty khác đã thành lập Hiệp hội Bảo mật Bitcoin, cam kết tài trợ 15 triệu USD trong ba năm để hỗ trợ nghiên cứu bảo mật Bitcoin và phòng thủ chống lại các cuộc tấn công lượng tử.