Nguồn: Anne Neuberger, “The Coming Quantum National Security Crisis,” Foreign Affairs, 17/06/2026
Biên dịch: Nguyễn Thị Kim Phụng
Trung Quốc và Nga đang thu thập các bí mật được mã hóa — và ngày càng tiến gần hơn tới việc phá vỡ chúng.
Cứ khoảng hai thập kỷ, một công nghệ mới lại xuất hiện, làm đảo lộn an ninh quốc gia. Hồi những năm 1940 và 1950, bom nguyên tử và bom hydro đã thiết lập nên răn đe hạt nhân. Sang những năm 1970 và 1980, vi điện tử đã dẫn đến việc tạo ra vũ khí tàng hình, vũ khí chính xác và các mạng lưới kỹ thuật số thuở sơ khai. Đến những năm 1990, Internet và việc triển khai Hệ thống Định vị Toàn cầu (GPS) đã định hình lại ngành thông tin liên lạc. Ngày nay, trí tuệ nhân tạo đang tiếp sức mạnh cho các loại vũ khí tự hành và nâng cấp năng lực không gian mạng, nhưng chẳng bao lâu nữa, công nghệ lượng tử sẽ là thứ biến đổi vô số lĩnh vực — từ việc phơi bày các bí mật an ninh quốc gia cho đến phô trương sức mạnh quân sự.
Công nghệ lượng tử hoạt động bằng cách tận dụng những đặc tính kỳ lạ của các hạt siêu nhỏ, nhờ đó có thể làm những điều mà công nghệ truyền thống không thể — chẳng hạn như đo đạc vị trí chính xác trong khi hoàn toàn ngoại tuyến và, theo lý thuyết, phá vỡ các hệ thống mã hóa đang được sử dụng rộng rãi ngày nay. Một siêu máy tính cổ điển sẽ cần khoảng 300 nghìn tỷ năm và dùng phương pháp “thử sai” (brute force) để phá một mật mã thông thường, được gọi là khóa RSA 2048 bit. Ngược lại, một máy tính lượng tử về mặt lý thuyết có thể giải mã loại khóa đó — thứ đang được dùng để bảo vệ hồ sơ y tế, giao dịch tài chính và bí mật quốc gia — trong vòng chưa đầy tám giờ. Những đổi mới trong lĩnh vực cảm biến lượng tử sẽ sớm cho phép quân đội hoạt động trong các môi trường “bị từ chối GPS,” nơi tín hiệu vệ tinh bị chặn, bị nhiễu hoặc không có sẵn.
Tương lai này nghe có vẻ xa vời, nhưng thực tế không phải vậy. Theo báo cáo từ các cơ quan tình báo Mỹ, các đối thủ của Mỹ đã và đang thu thập dữ liệu mã hóa của nước này với hy vọng rằng một khi họ sở hữu năng lực lượng tử — dù là trong 5 hay 10 năm nữa — họ có thể đọc được chúng. Đặc biệt, Trung Quốc đang đầu tư mạnh vào các công cụ mã hóa và liên lạc lượng tử. Vì vậy, Washington và các đồng minh cần làm mọi thứ trong khả năng của mình để giành chiến thắng trong cuộc đua lượng tử, đồng thời chuẩn bị cho một thế giới nơi Bắc Kinh hoặc Moscow chế tạo được máy tính lượng tử trước. Điều cấp bách nhất cần làm là mã hóa các bí mật hiện tại bằng hệ thống mật mã tiên tiến hơn để không thể bị phá vỡ trong tương lai.
BƯỚC NHẢY VỌT LƯỢNG TỬ
Vì điện toán lượng tử có tiềm năng phá vỡ lớp mã hóa được sử dụng rộng rãi nhất bởi cả chính phủ lẫn các cá nhân, mối đe dọa mà nó gây ra đối với an ninh quốc gia là cực kỳ nghiêm trọng. Hệ thống mật mã bảo vệ phần lớn mạng Internet ngày nay dựa trên cơ sở rằng các máy tính truyền thống sẽ gặp khó khăn khi giải quyết một số bài toán nhất định, chẳng hạn như phân tích các số cực lớn. Tuy nhiên, các máy tính lượng tử được kỳ vọng sẽ thực hiện kiểu phép tính này hiệu quả hơn rất nhiều, từ đó cho phép những kẻ tấn công phá mã và đánh cắp dữ liệu nhạy cảm.
Hiện tại, những cỗ máy như vậy vẫn chưa tồn tại và rất khó để dự đoán khi nào chúng có thể chính thức đi vào hoạt động. Nhưng những tiến bộ gần đây cho thấy một máy tính lượng tử có thể phá vỡ ít nhất một số dạng mật mã thông dụng trong vài năm tới. Quan trọng hơn, các đối thủ của Mỹ không hề khoanh tay chờ đợi. Trung Quốc và Nga đã thu thập các bí mật được mã hóa của Mỹ, đánh cược rằng một số thông tin vẫn sẽ có giá trị khi họ sở hữu các công cụ để giải mã chúng.
Tác động của công nghệ lượng tử đối với an ninh quốc gia còn vượt xa lĩnh vực mật mã học. Các cảm biến lượng tử có thể đo lường thời gian cũng như sự khác biệt trong trường hấp dẫn và từ trường với độ nhạy và độ chính xác chưa từng có. Những cảm biến này về sau có thể được sử dụng để phát hiện các phương tiện tàng hình hoặc dẫn đường cho quân đội qua các môi trường bị từ chối GPS. Điều này đặc biệt hữu ích đối với Mỹ, bởi Trung Quốc đang đạt được những bước tiến lớn trong việc gây nhiễu GPS — hệ thống mà quân đội Mỹ và các đồng minh đang phụ thuộc vào để dẫn đường cho máy bay không người lái và vũ khí chính xác. Thông thường, nếu một quốc gia gây nhiễu GPS (hệ thống thuộc sở hữu và được vận hành bởi chính phủ Mỹ), họ sẽ có nguy cơ làm gián đoạn chính lực lượng của mình. Nhưng Trung Quốc giờ đây đã có chùm vệ tinh điều hướng Bắc Đẩu 3 của riêng mình, cho phép họ triển khai các thiết bị gây nhiễu GPS mạnh mẽ trên khắp các chiến trường — chẳng hạn như Biển Đông — trong khi vẫn đảm bảo duy trì hoạt động cho các khí tài của họ. Cảm biến lượng tử mang đến một giải pháp để vượt qua hệ thống của Trung Quốc, vì chúng cung cấp nguồn xác định vị trí và thời gian chính xác ngay tại chỗ mà không phụ thuộc vào GPS hay bất kỳ tín hiệu vệ tinh nào.
Cho đến nay, trong lĩnh vực lượng tử, Mỹ vẫn đang nắm giữ lợi thế kỹ thuật về phần cứng, và phần lớn những tiến bộ của họ được thúc đẩy bởi các công ty tư nhân, bao gồm IBM, Google và một loạt các công ty khởi nghiệp. Ngược lại, Trung Quốc đã xác định công nghệ lượng tử là một trong những ưu tiên hàng đầu trong kế hoạch 5 năm giai đoạn 2026-2030, đồng thời tập trung phần lớn hoạt động nghiên cứu và phát triển dưới sự điều hành của các trung tâm do nhà nước chỉ đạo — chẳng hạn như Phòng thí nghiệm Quốc gia Hợp Phì. Dù các khoản đầu tư ban đầu của Trung Quốc tập trung vào việc xây dựng một mạng lưới liên lạc lượng tử an toàn, nước này cũng đã đạt được nhiều tiến bộ trong lĩnh vực điện toán lượng tử trong vài năm qua. Họ đang phát triển các cảm biến lượng tử cho tàu ngầm và máy bay tàng hình, thôi thúc bởi viễn cảnh về các hệ thống vừa nhảy vọt so với công nghệ truyền thống, vừa không bị cản trở bởi các biện pháp kiểm soát xuất khẩu hiện tại.
Khi cuộc cạnh tranh Mỹ-Trung dần vượt ra khỏi phạm vi nghiên cứu thuần túy và bao gồm cả các khoản đầu tư trị giá hàng tỷ đô la vào phần cứng chuyên dụng, các khối công nghệ cạnh tranh cũng đang hình thành. Ví dụ, Mỹ đã hợp tác cùng các đồng minh lượng tử hàng đầu như Pháp, Nhật Bản và Anh để thành lập Nhóm Phát triển Lượng tử gồm 13 quốc gia, với mục tiêu bảo vệ chuỗi cung ứng toàn cầu và bảo vệ lợi ích an ninh quốc gia khỏi các mối đe dọa lượng tử đang nổi lên. Trong khi đó, Trung Quốc đang hợp tác với các quốc gia BRICS — đáng chú ý nhất là Nga, quốc gia sở hữu các năng lực về khoa học vật lý, toán học và mật mã học đẳng cấp thế giới.
Có rất ít thông tin được công bố về các nỗ lực lượng tử của Nga. Dù nước này đang tập trung vào việc phát triển các công cụ quân sự cho cuộc chiến ở Ukraine, họ đã tiến xa trong việc phát triển các thuật toán mã hóa, từ đó mở ra khả năng chế tạo một máy tính lượng tử quy mô nhỏ nhưng đầy tiềm năng. Kể từ cuộc xâm lược toàn diện vào Ukraine vào năm 2022, Nga đã thắt chặt quan hệ với Trung Quốc. Hồi cuối năm 2023, hai quốc gia này đã trình diễn thứ mà họ gọi là “một liên kết lượng tử an toàn” — truyền tải thông tin ngay lập tức giữa các vệ tinh của Trung Quốc với các trạm mặt đất của Trung Quốc và Nga cách nhau hơn 3.850km, với rủi ro bị nghe lén dường như bằng không. (Vì liên lạc lượng tử dựa trên các đặc tính vật lý của hạt lượng tử, hành động nghe lén sẽ làm nhiễu tín hiệu, ngay lập tức cảnh báo cả hai bên rằng cuộc trò chuyện đã bị đánh chặn.) Vào đầu năm 2025, Trung Quốc đã tiến hành một cuộc thử nghiệm tương tự với Nam Phi, kết nối các trạm cách nhau gần 12.900km.
Các nhà khoa học ở Mỹ và châu Âu vẫn còn nghi vấn về giá trị của những công nghệ này, bởi chúng đòi hỏi phải có mã hóa truyền thống để xác thực ở cả hai đầu của liên kết và do đó vẫn còn những lỗ hổng. Tuy nhiên, những màn trình diễn cùng các thành viên BRICS khác cho thấy Bắc Kinh có thể đang đặt nền móng cho sự hợp tác lượng tử rộng lớn hơn trong khối, nhiều khả năng sẽ mở rộng sang cả lĩnh vực điện toán và cảm biến.
NHỮNG KẺ PHÁ MÃ
Washington thực ra đã bắt đầu thực hiện các bước để chuẩn bị cho một thế giới nơi các đối thủ của họ sở hữu công nghệ lượng tử. Bắt đầu từ năm 2016, các chuyên gia mật mã trên toàn cầu đã tranh tài trong một dự án của Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Mỹ (NIST) nhằm phát triển các thuật toán mới có khả năng chống lại sự tấn công của máy tính lượng tử. Vào tháng 8/2024, viện này đã chuẩn hóa một bộ thuật toán ban đầu — thứ mà các công ty hạ tầng Internet lớn đã bắt đầu triển khai trên phạm vi quốc tế. Mọi công ty Internet lớn, bao gồm Google và Facebook, đều đang sử dụng mật mã kháng lượng tử ở một mức độ nào đó. Nhưng những tiêu chuẩn mới này vẫn chưa được mở rộng sang các giao thức Internet khác, bao gồm cả các hệ thống chứng nhận độ an toàn của trang web. Chính phủ Mỹ tuyên bố rằng tất cả các cơ quan liên bang sẽ sử dụng mật mã kháng lượng tử vào năm 2035, nhưng nhiều khả năng máy tính lượng tử sẽ phá vỡ hệ thống mã hóa của chính phủ trước cả thời hạn đó. Một báo cáo gần đây từ Google cho thấy việc phá vỡ một loại mật mã đang bảo vệ hầu hết các giao tiếp Internet có thể cần ít tài nguyên hơn rất nhiều so với những gì chúng ta từng nghĩ. Vì thế, Google đã đẩy nhanh tiến độ nâng cấp sang hệ thống mật mã an toàn lượng tử lên năm 2029, đồng thời hối thúc những tổ chức khác làm theo.
Ngay cả khi quá trình chuyển đổi sang các thuật toán kháng lượng tử hoàn tất trước khi một máy tính lượng tử hoàn chỉnh được phát minh, khối lượng khổng lồ các tài liệu nhạy cảm mà Trung Quốc và Nga đã thu thập từ trước vẫn có thể bị giải mã. Tất nhiên, một số thông tin được thu thập hiện nay sẽ trở nên vô dụng vào thời điểm họ có thể giải mã chúng — ví dụ, vị trí của quân đội Mỹ ngày nay sẽ thay đổi vào năm 2030. Nhưng những thông tin cực kỳ nhạy cảm khác, bao gồm các bí mật liên quan đến thiết kế hạt nhân, sẽ vẫn giữ nguyên giá trị suốt một thời gian dài và tạo ra rủi ro lớn nhất nếu bị các đối thủ tích lũy và cuối cùng giải mã được.
Để giải quyết những thách thức an ninh quốc gia do công nghệ lượng tử đặt ra, Mỹ và các đồng minh trước hết phải xây dựng và bảo vệ một “hệ thống lượng tử” (quantum stack) trong nước — từ đó đảm bảo rằng phần cứng, vật liệu và tài sản trí tuệ cần thiết cho công nghệ lượng tử vẫn nằm dưới sự kiểm soát trực tiếp của họ. Mỹ nên sử dụng các biện pháp kiểm soát xuất khẩu để bảo vệ các thiết bị điện tử chuyên dụng, tủ làm lạnh, helium và các đồng vị silicon tạo nên công nghệ lượng tử. Các cơ quan tình báo của Mỹ và đồng minh cũng phải ưu tiên bảo vệ tài sản trí tuệ lượng tử của khu vực tư nhân khỏi hoạt động gián điệp công nghiệp bằng cách chia sẻ thông tin về các mối đe dọa, tư vấn an ninh mạng cho các công ty của Mỹ và đồng minh, đồng thời yêu cầu các công ty này triển khai các hệ thống phòng thủ mạng cấp cao nhất.
Tuy nhiên, như vậy là chưa đủ. Mỹ cũng phải dẫn đầu một nỗ lực thực sự mang tầm toàn cầu để nâng cấp tất cả các giao thức Internet lên tiêu chuẩn mã hóa kháng lượng tử. Ngay cả khi chỉ có một quốc gia sử dụng tiêu chuẩn mã hóa thấp hơn, nó cũng tạo ra một mắt xích yếu trong thương mại toàn cầu. Để đạt được mục tiêu đó, NIST cần dẫn đầu một nỗ lực hợp tác với Cơ quan An ninh Mạng Liên minh châu Âu và các cơ quan tương đương ở châu Á nhằm phát triển các thuật toán có khả năng tương tác — và sau đó chia sẻ các thuật toán này cũng như hỗ trợ kỹ thuật cho các nước đang phát triển.
Dù vậy, những giải pháp này đều dựa trên giả định rằng sẽ phải mất nhiều năm nữa mới có người phát minh ra một máy tính lượng tử đủ tinh vi để phá vỡ hệ thống mã hóa hiện tại. Nhưng nếu một cỗ máy như vậy được phát triển trong ngắn hạn hoặc trung hạn, nó sẽ đe dọa sự an toàn của các hệ thống hiện tại và các thông tin đã được truyền tải trong quá khứ. Để đối phó với khả năng xảy ra sự gián đoạn này, các chính phủ và công ty nên ngay lập tức biên soạn các danh mục dữ liệu đã bị xâm nhập qua các kênh dễ bị tổn thương và xác định xem dữ liệu nào mang rủi ro cao nhất nếu bị giải mã trong vài năm tới. Sau đó, họ nên chuẩn bị cho khả năng thông tin bị tiết lộ và lập ra các kế hoạch dự phòng để bảo vệ những tài sản có nguy cơ bị lộ.
Một danh mục bí mật quan trọng là các thông tin xác thực — chẳng hạn như mật khẩu hoặc khóa xác thực. Nếu kẻ tấn công giải mã được một kết nối chứa các thông tin xác thực này, chúng có thể được sử dụng để truy cập từ xa vào các hệ thống nhạy cảm ngay cả khi các hệ thống đó đã triển khai mã hóa kháng lượng tử. Một khi công ty hoặc chính phủ thiết lập được hệ thống mã hóa tiên tiến hơn, tất cả mật khẩu và khóa xác thực trước đây đều cần phải được thay đổi. Các chính phủ và những công ty hạ tầng kỹ thuật số hàng đầu cũng phải chuẩn bị cho tình huống một máy tính lượng tử tinh vi được phát triển trước khi tất cả các giao thức Internet áp dụng mã hóa kháng lượng tử. Trong trường hợp đó, chính phủ phải đưa ra các kế hoạch dự phòng cho một cuộc chuyển giao khẩn cấp — nếu không, họ sẽ phải đối mặt với nguy cơ gián đoạn nghiêm trọng trong các ngành công nghiệp đang phụ thuộc vào những giao dịch an toàn. Những kế hoạch này có thể bao gồm việc nhanh chóng triển khai mã hóa kháng lượng tử cho các lĩnh vực trọng yếu như ngân hàng và thông tin liên lạc, đồng thời từ bỏ việc kết nối với các hệ thống chưa được nâng cấp.
Dù cuộc cạnh tranh về công nghệ lượng tử giữa Mỹ và Trung Quốc sẽ rất khốc liệt, hai quốc gia này cũng nhận ra rằng họ cần hợp tác thông qua các tổ chức như Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) và Lực lượng Đặc nhiệm Kỹ thuật Internet (IETF) để đảm bảo các giao thức nền tảng của họ có thể tương tác với nhau. Cả hai nước đều muốn tránh một thế giới kỹ thuật số bị phân mảnh, nơi hoạt động thương mại và logistics toàn cầu bị gián đoạn vì lý do không tương thích. Trên thực tế, các chuyên gia mật mã của Trung Quốc đã tham gia vào cuộc thi toàn cầu về thuật toán do chính phủ Mỹ tổ chức, và các nhà nghiên cứu của Mỹ cũng như châu Âu cũng làm điều tương tự trong cuộc thi mở của Trung Quốc. Nhưng sự hợp tác đó có lẽ sẽ không bao giờ mở rộng sang các vấn đề về phần cứng. Khi nói đến các công nghệ có ứng dụng quân sự, mỗi cường quốc đều sẽ quyết tâm thống trị đối phương.
Anne Neuberger là đối tác điều hành kiêm giám đốc đối ngoại toàn cầu tại a16z và là nghiên cứu viên tại Đại học Stanford. Từ năm 2021 đến 2025, bà từng giữ chức vụ Phó Cố vấn An ninh Quốc gia Mỹ.
