Khi các nhà khoa học tại Caltech khởi động hệ thống lượng tử nguyên tử trung tính mới của họ vào tháng 9, cỗ máy lượng tử đã vượt qua một Threshold nhiều nhà khoa học cho rằng phải mất nhiều năm mới đạt được. Lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc giữ 6.100 qubit nguyên tử trong một hệ thống duy nhất và duy trì tính mạch lạc theo cách đưa phần cứng lượng tử vượt qua giai đoạn "mô hình đồ chơi".
Những gì xảy ra trong phòng thí nghiệm đó có nghĩa là phần cứng lượng tử quy mô lớn, có khả năng sửa lỗi không còn là một khát vọng xa vời mà là một khả năng khả thi. Và đối với các loại tiền kỹ thuật số như Bitcoin, vốn phụ thuộc vào mật mã được cho là an toàn trong nhiều thập kỷ, điều đó báo hiệu rằng mối đe dọa đang âm thầm gia tăng từ máy tính lượng tử giờ đây đang dần hiện hữu.
Mối đe dọa không phải là cận kề—nhưng thời gian để thích nghi là có hạn. Đó là lý do tại sao, tại Emerge, chúng tôi coi sự tiến bộ của điện toán lượng tử—và sự thiếu sẵn sàng của mật mã học—là Xu hướng Công nghệ của năm.
“Giờ đây chúng ta đã có thể thấy con đường dẫn đến các máy tính lượng tử lớn có khả năng sửa lỗi. Các khối cấu tạo cơ bản đã có sẵn”, trưởng nhóm nghiên cứu Manuel Endres cho biết trong một tuyên bố.
Trong nhiều năm, quan điểm quen thuộc của các nhà mật mã học là máy tính lượng tử vẫn còn quá ồn ào, quá dễ hỏng và quá non nớt để có thể đóng vai trò quan trọng trong mật mã. Đến năm 2025, quan điểm đó đã lung lay. Lộ trình phát triển được thu hẹp. Khả năng sửa lỗi được cải thiện. Và một số phòng thí nghiệm đã tạo ra những kết quả khiến cho việc chế tạo máy tính chịu lỗi trở thành vấn đề chỉ còn là thời điểm chứ không phải là liệu có xảy ra hay không.
Các hệ thống được gọi là “hệ thống nguyên tử trung tính” sử dụng các nguyên tử trung tính về điện làm qubit, giữ các nguyên tử riêng lẻ ở các vị trí cố định bằng tia laser để mỗi nguyên tử có thể lưu trữ và thao tác thông tin lượng tử. “Độ kết dính” đo lường thời gian các qubit đó duy trì ở trạng thái lượng tử có thể sử dụng được trước khi nhiễu phá hủy nó. Cả hai đều trở nên quan trọng vào năm 2025 khi lĩnh vực này chuyển từ các cuộc trình diễn trong phòng thí nghiệm sang các kiến trúc được thiết kế để mở rộng quy mô.
Để hiểu được những thành tựu của năm 2025, cần phải hiểu những gì đã kìm hãm sự phát triển của các hệ thống lượng tử. Qubit ( Bits lượng tử) dễ dàng mất trạng thái lượng tử, và việc mở rộng quy mô chúng thường làm tăng thêm sự bất ổn đó. Năm nay, một số hệ thống đã có hành vi khác biệt.
Google, IBM và Caltech đều báo cáo những tiến bộ trong năm 2025, giúp rút ngắn thời gian chế tạo các máy tính lượng tử có khả năng chịu lỗi. Bộ xử lý Willow 105 qubit của Google cho thấy tỷ lệ lỗi giảm mạnh khi mở rộng quy mô, và vào tháng 10, công ty này cho biết bài kiểm tra hiệu năng Quantum Echoes của họ chạy nhanh hơn khoảng 13.000 lần so với các siêu máy tính hàng đầu. Kết quả cho thấy các qubit logic ổn định có thể đạt được với số lượng qubit vật lý ít hơn nhiều so với tỷ lệ nghìn-một được giả định từ lâu.
IBM đã mở rộng phạm vi nghiên cứu từ một góc độ khác. Bộ xử lý dòng “Cat” của hãng đã chứng minh khả năng tạo ra 120 qubit vướng víu và độ kết dính mở rộng, và lộ trình phát triển Starling được công bố vào tháng 6 đặt mục tiêu đạt được 200 qubit có khả năng sửa lỗi vào năm 2029 với hỗ trợ 100 triệu cổng lượng tử. Một nỗ lực riêng biệt với AMD cho thấy phần cứng FPGA tiêu chuẩn có thể chạy logic sửa lỗi nhanh hơn gấp mười lần so với yêu cầu, đưa việc sửa lỗi thời gian thực đến gần hơn với ứng dụng thực tế.
Vào tháng 9, Caltech đã mở rộng quy mô thông qua hệ thống nguyên tử trung tính lớn nhất thế giới mà các nhà nghiên cứu mô tả, bằng cách bẫy 6.100 nguyên tử xesi làm qubit, chứng minh tính mạch lạc trong 13 giây với độ chính xác hoạt động 99,98%. Nhìn chung, các kết quả này chỉ ra một sự thay đổi rộng hơn: chất lượng qubit, khả năng điều khiển và hiệu quả mở rộng quy mô đều được cải thiện đồng thời, làm tăng kỳ vọng về thời điểm các qubit logic có thể sử dụng được – và cùng với đó là những mối đe dọa đáng tin cậy đối với lược đồ chữ ký của Bitcoin.
Erik Garcell, giám đốc phát triển doanh nghiệp lượng tử tại Classiq, cho biết sự thay đổi quan trọng hơn là tỷ lệ giữa qubit vật lý và qubit logic đang thay đổi. Ông nói với Decrypt rằng: “Tỷ lệ này đang hướng tới vài trăm qubit trên một”, một sự cải thiện đáng kể so với các ước tính trước đó cần hàng nghìn qubit. “Phần lớn sự chú ý của ngành công nghiệp vào năm 2025 đã chuyển sang việc sửa lỗi.”
Các qubit bị sụp đổ dưới tác động của nhiễu môi trường, giới hạn thời gian chúng có thể duy trì tính kết hợp. Đó là lý do tại sao cơ chế sửa lỗi lại quan trọng. Cơ chế sửa lỗi hoạt động bằng cách sao chép trạng thái của một qubit vào nhiều qubit vật lý, cung cấp cho hệ thống đủ sự dư thừa để phát hiện khi nhiễu làm lệch hướng một qubit và tự động sửa chữa. Nếu không có nó, các qubit sẽ bị phá hủy quá nhanh để thực hiện các phép tính có ý nghĩa.
Trên khắp lĩnh vực này, các nhà nghiên cứu đều nói điều tương tự: máy móc không chỉ phát triển mà còn có hành vi riêng.
Mặc dù Bitcoin không bị đe dọa bởi các máy móc hiện có, nhưng điều đã thay đổi vào năm 2025 chính là giọng điệu của các cuộc thảo luận về tương lai.
Jameson Lopp, người đồng sáng lập Casa vào năm 2018 để cung cấp các công cụ cho phép mọi người lưu trữ và bảo vệ Bitcoin của riêng họ, cho biết rủi ro đó vẫn còn rất xa vời.
“Liệu mạng lưới có thể sẵn sàng đúng thời hạn hay không cuối cùng phụ thuộc vào tốc độ phát triển của điện toán lượng tử,” Lopp nói với Decrypt. “Chúng ta còn cách rất xa việc sở hữu một máy tính lượng tử có ý nghĩa về mặt mật mã. Cần phải có nhiều đột phá lớn trước khi nó thực sự trở thành mối đe dọa đối với Bitcoin.”
Tuy nhiên, Bitcoin vẫn phải đối mặt với một hạn chế mà các blockchain khác như Ethereum hay Zcash không gặp phải: sự phối hợp. Việc chuyển sang một hệ thống chữ ký an toàn trước tấn công lượng tử sẽ đòi hỏi sự phối hợp đồng thời từ Thợ đào, nhà phát triển ví, sàn giao dịch và hàng triệu người dùng.
“Tôi thực sự không thấy toàn bộ quá trình đó có thể diễn ra trong vòng chưa đầy 5 năm,” Lopp nói. “Khi bạn có hàng triệu triệu cá nhân tham gia, việc yêu cầu họ phối hợp để tạo ra sự thay đổi trở nên gần như bất khả thi.”
Rủi ro lượng tử thường được hình dung như một khoảnh khắc đột ngột khi máy móc trở nên nguy hiểm. Các nhà nghiên cứu cho rằng thực tế sẽ diễn ra dần dần hơn.
Ethan Heilman, một nhà nghiên cứu tại Sáng kiến Tiền tệ Kỹ thuật số của MIT và đồng tác giả của đề xuất hậu lượng tử Đề xuất cải tiến Bitcoin (BIP)-360 của Bitcoin, cho biết những cải tiến sẽ tích lũy theo thời gian. "Chúng ta sẽ thấy sự thay đổi dần khi nó ngày càng mạnh hơn", ông nói với Decrypt .
Ông ấy có tầm nhìn dài hạn. Bitcoin hiện đang được nhiều người dùng coi như một tài sản có thể truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác. Ông nói: “Nếu mọi người coi Bitcoin như một tài khoản tiết kiệm – thứ mà họ có thể khóa lại trong một thế kỷ và kỳ vọng con cái họ sẽ lấy lại được – thì giao thức này cần được xây dựng để chịu được khoảng thời gian đó”.
Heilman dự đoán Bitcoin sẽ thích nghi. Nhưng ông lưu ý rằng thị trường phản ứng với sự trì trệ nhanh hơn so với phản ứng với rủi ro. Ông nói: “Mức độ mà Bitcoin không giải quyết được mối đe dọa đó có thể gây áp lực giảm giá”.
Ông nói rằng lĩnh vực này ít quan tâm đến thời hạn mà quan tâm nhiều hơn đến hướng tiến bộ.
“Chúng ta sẽ thấy sự tiến bộ ổn định, nhưng việc chuyển từ tàu hỏa chạy bằng than sang Concorde trong một năm dường như rất khó xảy ra đối với tôi,” ông nói. “Tôi nghĩ điều đó sẽ xảy ra, nhưng tôi nghĩ chúng ta sẽ thấy nhiều giai đoạn.”
Alex Shih, người đứng đầu bộ phận sản phẩm tại Q-CTRL, cho biết rủi ro lượng tử chỉ trở nên có ý nghĩa khi máy móc có thể chạy các thuật toán lớn, có khả năng sửa lỗi.
“Nếu có đủ nguồn lực máy tính lượng tử, về lý thuyết, nó có thể phá vỡ thuật toán mã hóa RSA hiện nay,” ông nói với Decrypt . “Nhưng để đạt được điều đó vẫn còn nhiều năm nữa. Lạc quan mà nói, có lẽ là giữa những năm 2030.”
Các máy tính lượng tử có khả năng chịu lỗi ban đầu sẽ không ngay lập tức gây nguy hiểm cho các thuật toán mật mã hiện có. Chúng sẽ mở rộng phạm vi các thuật toán mà máy tính lượng tử có thể thực hiện một cách thực tế khi độ tin cậy được cải thiện.
Shih chỉ ra sự phân mảnh là một thách thức đang làm chậm sự phát triển của lĩnh vực này. Ông nói: “Khả năng tương tác vẫn là một điểm gây khó khăn lớn. Mỗi nhà cung cấp đều đưa ra các thông số kỹ thuật và khung công nghệ khác nhau, và người dùng cuối phải tự mình làm cho mọi thứ hoạt động cùng nhau.”
Ngay cả khi gặp phải những trở ngại đó, năm 2025 đã cho thấy rõ đà phát triển. IBM đã đạt được các cột mốc trong lộ trình của mình. Hành vi mở rộng quy mô của Google phù hợp với kỳ vọng. Caltech đã mang lại sự ổn định ở quy mô mà lĩnh vực này chưa từng đạt được.
Nhìn chung, những kết quả này đã giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về diễn biến của thập kỷ tới.
Điện toán lượng tử không đe dọa Bitcoin trong năm nay, nhưng nó đã loại bỏ sự mơ hồ.
Các nhà nghiên cứu đã tự tin hơn khi nói về mốc thời gian. Các nhà phát triển trong các ngành khác bắt đầu điều chỉnh kế hoạch dài hạn. Hệ sinh thái của Bitcoin—vốn hiếm khi xem xét lại nền tảng mật mã của mình nếu không có áp lực từ bên ngoài—đã tiếp cận cuộc thảo luận với thái độ nghiêm túc hơn vào năm 2025.
Đến cuối năm, cuộc tranh luận không còn xoay quanh việc liệu lượng tử có còn quan trọng hay không, mà là khi nào thì tác động của nó trở nên không thể tránh khỏi.
