Nghiên cứu BTQ cho thấy khai thác Bitcoin bằng lượng tử sẽ đòi hỏi năng lượng ở cấp sao, trích dẫn lỗ hổng chữ ký là mối đe dọa lớn hơn

BTQ Technologies Corp. đã công bố một bài nghiên cứu vào ngày 8 tháng 4 năm 2026, thiết lập ước tính chi phí vật lý đầu-cuối đầu tiên cho việc sử dụng máy tính lượng tử để khai thác Bitcoin, kết luận rằng ngay cả trong các giả định thuận lợi nhất thì một đội khai thác lượng tử sẽ cần xấp xỉ 10^8 qubit và 10^4 megawatts điện — khoảng đầu ra của một mạng điện quốc gia lớn — và với độ khó mạng Bitcoin tại tháng 1 năm 2025, quy mô sẽ lên tới 10^23 qubit và 10^25 watts, tiến gần đến sản lượng năng lượng của một ngôi sao.

Nghiên cứu cho thấy việc khai thác tăng tốc bằng lượng tử sử dụng thuật toán Grover là không khả thi về mặt vật lý và kinh tế, trong khi các cuộc tấn công lượng tử vào chữ ký đường cong elliptic của Bitcoin bằng thuật toán Shor vẫn là một mối lo ngại thực sự và cấp bách hơn, qua đó nhấn mạnh nhu cầu về hạ tầng mật mã hậu-lượng tử.

Ước tính năng lượng khai thác lượng tử vượt quá năng lực của nền văn minh

Bài báo, có tựa đề “Kardashev Scale Quantum Computing for Bitcoin Mining” của Pierre-Luc Dallaire-Demers và được đăng trên arXiv, mô hình hóa toàn bộ ngăn xếp khai thác lượng tử, bao gồm các oracle đảo nghịch của double-SHA-256, các nhà máy chưng cất trạng thái kỳ diệu magic-state distillation theo mã mặt surface-code, logistics qubit theo quy mô hạm đội, và các ràng buộc thời gian do đồng thuận Nakamoto áp đặt. Ngay cả trong một thiết lập tiền-ảnh một phần partial-preimage cực kỳ thuận lợi, một hạm đội mã mặt surface-code siêu dẫn sẽ cần xấp xỉ 10^8 qubit vật lý và 10^4 megawatts điện, tương đương với một mạng điện quốc gia lớn.

Ở độ khó khai thác mainnet của Bitcoin vào tháng 1 năm 2025, các yêu cầu tăng lên khoảng 10^23 qubit vật lý và 10^25 watts — tiến gần đến sản lượng năng lượng của một ngôi sao. Mỗi bước của quá trình tìm kiếm đều bao gồm hàng trăm nghìn thao tác tinh vi, từng thao tác đòi hỏi các hệ thống hỗ trợ chuyên dụng. Vì Bitcoin tạo một khối mới mỗi mười phút, kẻ tấn công chỉ có một “cửa sổ” hẹp để hoàn thành công việc, buộc họ phải chạy lượng máy móc khổng lồ song song. Để so sánh, toàn bộ blockchain Bitcoin hiện tại tiêu thụ khoảng 15 gigawatt.

Nghiên cứu kết luận rằng dù thuật toán Grover về mặt lý thuyết mang lại lợi thế tìm kiếm bậc hai quadratic search, thì lợi ích đó sẽ sụp đổ khi đưa vào việc xây dựng oracle, sửa lỗi và chi phí quản lý cho hạm đội fleet overhead. Khai thác lượng tử không phải là một mối đe dọa đáng tin cậy trong ngắn hạn đối với cơ chế đồng thuận bằng Proof-of-Work của Bitcoin.

Sự dễ tổn thương của chữ ký vẫn là mối quan tâm trước mắt

Ngược lại, các cuộc tấn công lượng tử vào chữ ký đường cong elliptic của Bitcoin bằng thuật toán Shor là một thách thức có thật và cấp bách hơn. Hàng triệu bitcoin nằm trong các địa chỉ cũ hoặc đã được tái sử dụng nơi các khóa công đã lộ ra trên blockchain, khiến chúng trở thành mục tiêu có khả năng cao nhất về mặt dài hạn nếu các máy lượng tử được cải thiện. Bài báo củng cố nhu cầu về hạ tầng mật mã hậu-lượng tử — một quan điểm phù hợp với chiến lược tổng thể của BTQ.

Thông qua sáng kiến Bitcoin Quantum, BTQ đang phát triển và thử nghiệm một kiến trúc Bitcoin an toàn trước lượng tử, bao gồm các chữ ký ML-DSA đã được chuẩn hóa theo NIST và các thiết kế giao dịch như BIP 360 (Pay-to-Merkle-Root). Trước đó, công ty đã ra mắt một Bitcoin Quantum testnet như một môi trường chạy thực để chứng minh cách các hệ thống giống Bitcoin có thể di chuyển hướng tới các chuẩn hậu-lượng tử.

Các bài báo học thuật đặt vấn đề về các “đột phá” phân tích thừa số lượng tử

Một bài báo riêng của Peter Gutmann thuộc Đại học Auckland và Stephan Neuhaus thuộc Zürcher Hochschule nhắm vào những tiêu đề cho rằng máy tính lượng tử đã phá vỡ mã hóa. Các tác giả đã tái tạo các “đột phá” phân tích thừa số lượng tử major của hai thập kỷ qua bằng một máy tính gia đình VIC-20 năm 1981, một bàn tính abacus, và một con chó được huấn luyện sủa ba lần.

Các nhà nghiên cứu lập luận rằng gần như mọi lần trình diễn cho đến nay đều đã “gian lận”. Trong một số trường hợp, các nhà nghiên cứu chọn các số mà các thừa số nguyên tố prime factors ẩn của chúng chỉ cách nhau vài chữ số, khiến việc đoán trở nên dễ dàng bằng một mẹo dùng máy tính cơ bản. Ở những trường hợp khác, họ thực hiện bước chuẩn bị preprocessing trên máy tính cổ điển trước khi chuyển một phiên bản đã được cắt gọn cho máy lượng tử. Bài báo đề xuất các chuẩn đánh giá mới, yêu cầu số ngẫu nhiên, không tiền xử lý, và các thừa số được giữ bí mật khỏi người làm thí nghiệm. Không có lần trình diễn nào đến nay có thể vượt qua được.

Nghiên cứu của Google gợi ý các ước tính qubit thấp hơn, nhưng các trở ngại về kỹ thuật vẫn còn

Kể từ khi các bài báo này được công bố, một nghiên cứu gần đây từ Google Quantum AI gợi ý rằng năng lực tính toán cần cho một cuộc tấn công vào mã hóa của Bitcoin có thể giảm mạnh, với các ước tính cần từ 1,200 đến 1,450 qubit logic. Tuy nhiên, các tác giả tiết lộ rằng việc xây dựng một cỗ máy như vậy hiện tại là không thể về mặt vật lý và cần những tiến bộ kỹ thuật chưa đạt được, bao gồm laser để điều khiển qubit, tốc độ đọc (readout speed), và khả năng giữ cho hàng chục nghìn nguyên tử chạy đồng bộ mà không làm mất chúng.

Một số nghiên cứu gần đây đã giấu các chi tiết kỹ thuật then chốt, và các chuyên gia đã cảnh báo rằng tiến bộ trong lĩnh vực này có thể không phải lúc nào cũng được chia sẻ công khai. Các nhà phát triển đã và đang làm việc trên các bản vá, bao gồm các cách giảm mức độ lộ khóa key exposure và các kiểu chữ ký mới được thiết kế để chịu được các cuộc tấn công lượng tử.

Phản ứng của ngành và lộ trình hậu-lượng tử

Bài báo của BTQ cũng đưa ra lý do cho Quantum Proof of Work (QPoW), một mô hình đồng thuận bản địa cho lượng tử built around các tác vụ tính toán designed for quantum hardware ngay từ đầu. Trong các so sánh được mô hình hóa, BTQ cho thấy một quantum sampler trong QPoW tiêu thụ khoảng 0.25 kWh trong khoảng thời gian 10 phút của một khối so với khoảng 390 kWh mỗi khối mỗi người đào (miner) cho một cấu hình tương đương theo kiểu lấy mẫu dựa trên cổ điển, qua đó ngụ ý lợi thế năng lượng khoảng 1,560x.

Thị trường hiện phản ánh quan điểm rằng mối đe dọa này vẫn còn ở xa. Các nhà giao dịch thấy ít khả năng Bitcoin sẽ thay thế thuật toán khai thác trước năm 2027, nhưng lại đánh giá xác suất cao hơn, khoảng 40%, cho các nâng cấp như BIP-360 nhằm giảm rủi ro cho ví.

Câu hỏi thường gặp

Một máy tính lượng tử sẽ cần bao nhiêu năng lượng để khai thác Bitcoin?

Ở độ khó khai thác của Bitcoin vào tháng 1 năm 2025, một đội khai thác lượng tử sẽ cần khoảng 10^23 qubit vật lý và 10^25 watts — tiến gần đến sản lượng năng lượng của một ngôi sao. Ngay cả trong kịch bản lạc quan nhất, một đội cũng cần 10^8 qubit và 10^4 megawatts, tương đương với một mạng điện quốc gia lớn.

Mối đe dọa của máy tính lượng tử đối với khai thác Bitcoin có thật không?

Theo nghiên cứu của BTQ, việc khai thác tăng tốc bằng lượng tử sử dụng thuật toán Grover là không khả thi về mặt vật lý và kinh tế do các yêu cầu về qubit và năng lượng ở mức “tầm cỡ thiên văn” (astronomical). Mối đe dọa cấp bách hơn là các cuộc tấn công lượng tử vào chữ ký số của Bitcoin, có thể làm lộ tiền trong các ví cũ hoặc đã được tái sử dụng.

Đang có gì được làm để chuẩn bị cho các mối đe dọa lượng tử đối với Bitcoin?

Các nhà phát triển đang làm việc trên các chuẩn mật mã hậu-lượng tử, bao gồm BIP 360 (Pay-to-Merkle-Root) và các chữ ký ML-DSA đã được chuẩn hóa theo NIST. BTQ đã ra mắt một Bitcoin Quantum testnet để chứng minh các lộ trình di chuyển, và các mô hình đồng thuận thay thế như Quantum Proof of Work đang được xem xét.