Mật mã hậu lượng tử là gì?

Mặc dù các máy tính lượng tử có khả năng bẻ khóa mã hóa khóa công khai như RSA và mật mã đường cong elliptic vẫn chưa xuất hiện, chúng vẫn có thể gây ra tác động thực tế đến các vấn đề bảo mật hiện tại khi bắt kịp công nghệ. Những kẻ tấn công tinh vi nhất hiện nay đang thực hiện một chiến lược gọi là “thu thập bây giờ, giải mã sau”, theo đó chúng chặn và lưu trữ các thông tin liên lạc đã mã hóa, sau đó chờ đợi các máy tính lượng tử đủ mạnh để bẻ khóa.

Bất kỳ thông tin nhạy cảm nào được gửi đi ngày hôm nay, chẳng hạn như hồ sơ y tế, thông tin liên lạc pháp lý hoặc thư từ riêng tư, đều có thể gặp rủi ro sau này. Đó là lý do tại sao việc chuyển đổi sang các thuật toán kháng lượng tử cần phải diễn ra trước khi mối đe dọa thành hiện thực, bởi vì việc thay thế mã hóa trên toàn bộ internet phải mất nhiều năm.

Hầu hết mật mã học khóa công khai ngày nay đều dựa trên các bài toán toán học dễ thực hiện theo một chiều nhưng khó theo chiều ngược lại, như nhân hai số nguyên tố lớn với nhau (dễ) so với việc phân tích kết quả thành thừa số nguyên tố (khó).

Thuật toán Shor(cửa sổ mới), được thiết kế cho máy tính lượng tử, tấn công chính xác vào độ khó đó. Nó sẽ làm suy yếu RSA và mật mã đường cong elliptic (bao gồm cả Curve25519), vốn là xương sống của email đã mã hóa, TLS và VPN(cửa sổ mới) hiện nay.

Việc mở rộng quy mô lên hàng triệu qubit vật lý cần thiết là một thách thức kỹ thuật to lớn mà chưa tổ chức nào giải quyết được. Tuy nhiên, hầu hết các chuyên gia tin rằng máy tính lượng tử có ý nghĩa về mặt mật mã chỉ là vấn đề active_context not found - retrying with non-breaking space: khi nào, chứ không phải có hay không. Ước tính dòng thời gian dao động từ một thập kỷ đến vài thập kỷ. Sự không chắc chắn này chính là lý do tại sao việc chuyển đổi sang mật mã hậu lượng tử cần phải bắt đầu ngay từ bây giờ.

Mật mã hậu lượng tử (PQC) là một thế hệ thuật toán mã hóa mới được thiết kế để bảo mật trước cả máy tính cổ điển và máy tính lượng tử. Không giống như phân phối khóa lượng tử (đòi hỏi phần cứng đặc biệt), các thuật toán PQC chạy trên máy tính thông thường và có thể được triển khai dưới dạng bản cập nhật phần mềm — nghĩa là chúng có thể thay thế các thuật toán dễ bị tổn thương ngày nay mà không cần cơ sở hạ tầng mới.

Vào năm 2024, Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ (NIST) đã hoàn thiện các tiêu chuẩn PQC đầu tiên. Các thuật toán tiềm năng hàng đầu dựa trên các bài toán mạng lưới — một lớp toán học khác mà thuật toán Shor không thể tăng tốc độ bẻ khóa. Không giống như việc phân tích các số nguyên lớn thành thừa số, độ khó của các bài toán mạng lưới được biết là không bị thu gọn trước cuộc tấn công lượng tử.

Mật mã hậu lượng tử đã được tiêu chuẩn hóa và triển khai rộng rãi vẫn còn mới mẻ, chưa trải qua nhiều thập kỷ kiểm duyệt công khai như RSA và mật mã đường cong elliptic. Phương pháp an toàn nhất là mật mã lai: Xếp chồng một thuật toán hậu lượng tử lên trên một thuật toán cổ điển. Dữ liệu được bảo vệ trừ khi kẻ tấn công bẻ khóa đồng thời cả hai, điều này đòi hỏi một bước đột phá về cả lượng tử lẫn cổ điển.

Tính năng bảo vệ hậu lượng tử đã ra mắt trên Proton Mail vào tháng Năm năm 2026, khả dụng trên mọi gói. Sau khi kích hoạt, Proton Mail sẽ tạo các khóa sẵn sàng cho hậu lượng tử cho các email được mã hóa mới, bảo vệ thư trước cả các mối đe dọa ngày nay và máy tính lượng tử ngày mai.