Bạn có thể làm điều đó mỗi ngày mà không cần suy nghĩ gì - mua sắm trực tuyến bằng thẻ tín dụng của bạn, hoặc cài đặt bản cập nhật trên điện thoại của bạn hoặc gửi một tệp bí mật cho đồng nghiệp. Nhưng làm thế nào bạn có thể chắc chắn rằng tài khoản của bạn sẽ không bị hack hoặc bản cập nhật không phải là phần mềm độc hại?

Câu trả lời là các giao thức bảo mật internet, bảo vệ hàng tỷ giao dịch và thông tin liên lạc mỗi ngày. Các phương pháp mã hóa hiện đại sử dụng các thuật toán quá khó để máy tính thông thường phá vỡ. Ngay cả siêu máy tính mạnh nhất cũng có thể mất hàng triệu năm để đoán trước khi nó rơi vào mật khẩu phù hợp.

Nhưng một thiết bị mới được gọi là máy tính lượng tử có thể bẻ khóa mã trong vài phút. Khai thác các tính chất của cơ học lượng tử cho những tiến bộ chưa từng có trong sức mạnh xử lý, những cỗ máy này có tiềm năng giúp các nhà khoa học khám phá ra các loại thuốc bom tấn hoặc thiết kế pin hiệu quả cao. Tuy nhiên, trong tay của các tổ chức tội phạm hoặc tin tặc do nhà nước tài trợ, chúng có thể phá vỡ nền tảng của an ninh kỹ thuật số. Mặc dù máy tính lượng tử vẫn chưa đủ rộng rãi để phá vỡ các tiêu chuẩn mật mã, cuộc chạy đua để củng cố hệ thống phòng thủ trên toàn thế giới đang diễn ra.

“Chúng ta đang đối mặt với một mối đe dọa thực sự tồn tại đối với thương mại toàn cầu”, Ed McLaughlin, chủ tịch kiêm giám đốc công nghệ của Mastercard nói. “Chúng tôi muốn dẫn đầu sự đổi mới để bảo vệ các doanh nghiệp và khách hàng ở khắp mọi nơi.”

Vì vậy, vào năm 2021, Mastercard đã khởi động dự án Truyền thông và Bảo mật lượng tử, mô hình hóa các phương pháp mã hóa mới có khả năng chống lại các cuộc tấn công lượng tử. Kết quả sẽ trực tiếp thông báo cho các thiết kế mạng trong tương lai khi các kỹ sư xác định các lỗ hổng và thử nghiệm nâng cấp. 

Máy tính lượng tử, giống như máy tính cổ điển, dựa vào các hiện tượng vật lý để mã hóa thông tin dưới dạng chuỗi số 1 và số 0. Trong máy tính xách tay của bạn, thực thể vật lý là dòng điện, có thể tắt hoặc bật - 0 hoặc 1. Máy tính lượng tử sử dụng qubit, các hạt hạ nguyên tử được cô lập trong các mạch chuyên dụng hoặc buồng chân không. Giống như các mạch trong một máy tính cổ điển, qubit bị giới hạn ở hai trạng thái riêng biệt (ví dụ: hướng spin của electron hoặc sự phân cực của photon).

Nhưng - đây là nơi nó bắt đầu trở nên kỳ lạ - các qubit có thể được đặt vào chồng chất, nghĩa là chúng chiếm cả hai trạng thái cùng một lúc, cho đến khi chúng được quan sát, tại thời điểm đó chúng sụp đổ thành một kết quả duy nhất. (Bạn có nhớ con mèo của Schrödinger, sống và chết cùng một lúc không?) Kích thước bổ sung này cho phép máy tính lượng tử gợi ra tất cả các giải pháp khả thi cho một vấn đề đồng thời.

Cơ học lượng tử cũng ban cho các qubit một hệ số nhân lực, và điều đó thậm chí còn kỳ lạ hơn: Qubit có thể bị vướng víu, có nghĩa là trạng thái của chúng tương quan, hoặc luôn khớp hoặc luôn ngược lại. Cho dù chúng cách xa nhau đến đâu, những thay đổi đối với một qubit vướng víu sẽ ảnh hưởng ngay lập tức đến các qubit khác và quan sát một qubit xác nhận trạng thái của các đối tác của nó.

Hai tính chất này, chồng chất và vướng víu, cấp cho các máy tính lượng tử nhiều sức mạnh hơn số nhân so với những siêu máy tính tiên tiến nhất hiện nay có thể tập hợp được. Các qubit bị vướng víu trong chồng chất ghi lại mọi kết hợp có thể của các trạng thái của chúng, vì vậy mỗi qubit bổ sung tăng gấp đôi dung lượng dữ liệu: Hai qubit lưu trữ bốn giá trị, ba qubit lưu trữ tám và 50 lưu trữ hơn một nghìn tỷ.

George Maddaloni, người giám sát nhóm Hoạt động, Mạng và Trải nghiệm Kỹ thuật số Nhân viên tại Mastercard và đang dẫn đầu cách tiếp cận của công ty để bảo vệ mạng lưới trong tương lai trước các mối đe dọa lượng tử, cho biết: “Đó là điều làm cho chúng trở nên mạnh mẽ hơn, vượt ra ngoài các cách xử lý dữ liệu thông thường.

“Trong 15 năm tới, những máy tính này có thể phá vỡ nền tảng của cơ sở hạ tầng an ninh mạng toàn cầu.”