Máy tính lượng tử không phải là sự kiện tận thế ngay lập tức đối với blockchain, nhưng các mạng crypto cần có kế hoạch di chuyển cho chữ ký, ví, quản trị và các khóa tồn tại lâu dài.
Máy tính lượng tử quan trọng đối với blockchain vì nhiều mạng dựa trên mật mã khóa công khai, có thể trở nên dễ bị tổn thương nếu các máy tính lượng tử lớn, chịu lỗi được xây dựng. Mối nguy không nằm ở việc mọi chuỗi đều sụp đổ vào ngày mai. Mối nguy nằm ở chỗ các mạng có tài sản tồn tại lâu dài và quy trình quản trị chậm chạp cần đủ thời gian để di chuyển trước khi khả năng lượng tử trở nên khả thi.
Hầu hết các hệ thống tiền điện tử hiện tại đều dựa trên các chữ ký như ECDSA, EdDSA hoặc các lược đồ đường cong elliptic liên quan. Thuật toán Shor về lý thuyết có thể phá vỡ các giả định đó trên một máy tính lượng tử đủ mạnh. Điều đó sẽ đe dọa các khóa công khai bị lộ, chữ ký ví, khóa xác thực, khóa cầu nối và các cơ sở hạ tầng khác dựa trên độ khó của khóa công khai hiện nay.
Thời gian thực hiện vẫn chưa chắc chắn. Các thử nghiệm trên các hệ thống lượng tử nhỏ không có nghĩa là mật mã sản xuất đã bị phá vỡ. Việc mở rộng từ các ví dụ đơn giản sang việc phá vỡ các kích thước khóa được sử dụng rộng rãi đòi hỏi những tiến bộ lớn về sửa lỗi, số lượng qubit, độ ổn định và kỹ thuật. Tuy nhiên, việc lập kế hoạch di chuyển là hợp lý vì các bản nâng cấp blockchain có thể mất nhiều năm.
Bảo mật hậu lượng tử không phải là một công tắc đơn lẻ. Các mạng phải quyết định các lược đồ chữ ký nào cần hỗ trợ, cách xử lý các chữ ký hoặc khóa lớn hơn, cách duy trì hiệu suất, cách bảo vệ các ví cũ không hoạt động và cách phối hợp nâng cấp mà không làm phân mảnh người dùng hoặc thanh khoản.
Ví là một thách thức di cư lớn. Một ví chưa từng tiết lộ khóa công khai trên chuỗi có thể có hồ sơ rủi ro khác với ví đã ký giao dịch. Người dùng cuối cùng có thể cần các lộ trình di cư an toàn đến địa chỉ hậu lượng tử, lý tưởng nhất là với công cụ rõ ràng, cảnh báo và đủ thời gian để di chuyển tài sản mà không hoảng loạn.
Các validator, chữ ký đa phần, cầu nối, bên lưu ký và sàn giao dịch cũng cần có kế hoạch. Khóa vận hành có thể được xoay vòng thường xuyên hơn ví cá nhân, nhưng chúng bảo vệ các khối lượng giá trị lớn. Hệ thống cầu nối và lưu ký nên đặc biệt thận trọng vì một khóa bị xâm phạm có thể ảnh hưởng đến nhiều người dùng cùng lúc.
Một số blockchain và ví thử nghiệm chữ ký dựa trên hàm băm, mật mã dựa trên lưới, hoặc các phương pháp lai. Mỗi phương pháp đều có những đánh đổi về kích thước chữ ký, chi phí xác minh, tính trạng thái, mức độ trưởng thành, tiêu chuẩn hóa và trải nghiệm phát triển. Thiết kế tốt nhất cho một chuỗi thanh toán có thể không phải là thiết kế tốt nhất cho một nền tảng hợp đồng thông minh.
Chuyển đổi lai có thể trở nên phổ biến. Một hệ thống có thể yêu cầu cả chữ ký cổ điển và chữ ký hậu lượng tử trong thời kỳ chuyển tiếp. Điều này có thể giảm thiểu rủi ro trong khi các sơ đồ mới trưởng thành, nhưng cũng làm tăng kích thước giao dịch và độ phức tạp. Phí mạng, không gian khối, ví phần cứng và khách nhẹ đều cần được xem xét.
Quản trị quan trọng không kém mật mã. Nếu một chuỗi không thể phối hợp chuyển đổi mật mã, nó có thể vẫn dễ bị tổn thương ngay cả khi các thuật toán tốt đã tồn tại. Các nhóm giao thức nên tài liệu hóa các mô hình mối đe dọa, theo dõi các tiêu chuẩn hậu lượng tử, kiểm tra các lộ trình chuyển đổi và giao tiếp rõ ràng với người dùng trước khi tình trạng khẩn cấp xuất hiện.
Đối với Bitcoin và các mạng lưới proof-of-work, rủi ro lượng tử thường được thảo luận trong hai danh mục: bảo mật chữ ký và lợi thế khai thác. Việc di chuyển chữ ký là vấn đề dài hạn cụ thể hơn. Lợi thế khai thác lượng tử mang tính suy đoán cao hơn và phụ thuộc vào kinh tế phần cứng, độ khó của mạng lưới, cũng như liệu các máy lượng tử có thể vượt trội so với phần cứng cổ điển chuyên dụng cho công việc liên quan hay không.
Kết luận thực tế là cân bằng: điện toán lượng tử không phải là lý do để từ bỏ tiền điện tử, nhưng là lý do để thiết kế khả năng nâng cấp. Cơ sở hạ tầng tài chính tồn tại lâu dài nên giả định rằng mật mã học sẽ cần phải phát triển. Các dự án coi việc di chuyển sang hậu lượng tử là công việc kỹ thuật thay vì tiếp thị sẽ có vị thế tốt hơn nếu timeline của mối đe dọa tăng tốc.