Năm 1938, trước nguy cơ bùng nổ chiến tranh ở châu Âu, Alan Turing cũng như hàng loạt các nhà khoa học khác đã được Trường Mật mã và Cơ yếu Chính phủ (GC&CS) tiếp cận để mời thực hiện một nhiệm vụ bí mật. Tại GC&CS, Alan phối hợp với Dilly Knox - một cựu chiến binh làm nhiệm vụ phá mã trong Chiến tranh Thế giới thứ nhất - nỗ lực giải mã hệ thống Enigma của quân phát xít Đức.

Vào ngày 4/9/1939, một ngày sau khi nước Anh tuyên bố chiến tranh với Đức, nhà toán học lúc này đang làm việc tại Trung tâm Giải mật mã Bletchly Park để đẩy nhanh kế hoạch giải mã hệ thống Enigma. Ông còn là chỉ huy của một nhóm giải mã mang tên gọi Hut 8.

Máy mã hóa tối thượng Enigma.

Trái ngược với những gì được mọi người biết tới, Enigma không đơn thuần là một cỗ máy mã hóa điện mật theo một công thức cố định, mà đây là một cỗ máy có thể thay đổi các hình thức cài đặt để tạo ra các công thức mã hóa khác nhau, chuyển đổi một chữ cái này thành một chữ cái khác trong bản chữ cái alphabet. Cỗ máy này lần đầu được phát triển vào thập kỷ 1920 và được nâng cấp vào những năm sau đó. Quân đội Đức vận hành máy thông qua nguyên lý đảo nghịch. Ví dụ, nếu hai máy Enigma được thiết lập với cùng một cơ chế để khi chiếc máy thứ nhất đánh ký tự “A” và được chuyển thành ký tự “B” thì chiếc máy thứ 2 đánh ký tự “B” sẽ chuyển thành ký tự “A”, nhờ vậy tín hiệu truyền đi được mã hóa.

Thông thường, cứ sau khoảng 24 giờ quân đội Đức lại thay đổi cài đặt cỗ máy Enigma một lần để thay đổi quy luật mã hóa. Bởi vậy, Trung tâm Bletchley Park gọi cơ chế này là mã ngày. Nếu các chuyên gia tìm ra được mã ngày thì họ có thể giải mã toàn bộ các điện mật thu chặn được từ quân Đức gửi trong ngày đó. Điều này được thực hiện thông qua việc người Anh sản xuất các máy giống y như của người Đức để giải mã. Tuy nhiên, lượng mã ngày quá lớn để có thể hình dung ra. Đối với các máy Enigma do Lục quân và Không quân Đức sử dụng thì số phép thử để tìm ra mã ngày sẽ là 158,9 tỷ khả năng. Đây là con số mà Alan Turing và các đồng nghiệp cố gắng tìm ra.

Trong những tháng trước đó, Knox đã gặp các nhân viên Cục Cơ yếu Ba Lan, những người đang cộng tác với tình báo Pháp. Sau vài năm nghiên cứu, phía Ba Lan đã gặt hái được một vài thành công trong việc giải mã hệ thống Enigma của Đức sử dụng trong thập niên 1930, tuy nhiên phương pháp này không áp dụng được nữa do Đức đã thay đổi Enigma. Trước đó họ cũng đã thiết kế ra một chiếc máy bán tự động với tên gọi Bomba (gọi theo món kem tráng miệng của người Ba Lan) để tìm ra cách cài đặt cỗ máy Enigma nhằm giúp đẩy nhanh quá trình giải mã. Vào tháng 7/1939, họ đã chia sẻ những phát hiện với Knox.

Tại Bletchley Park, nhà mật mã học Alan Turing đã sáng chế ra một cỗ máy cơ - điện tử, đặt tên là Bombe (giống tên cỗ máy của Ba Lan), giúp tìm ra cách thiết lập của Enigma. Bên cạnh đó, một nhà toán học khác của Đại học Cambridge cũng tham gia Bletchley Park là Gordon Welchaman đã có bổ sung quan trọng làm tăng hiệu quả hoạt động cho Bombe, giúp Trung tâm Bletchley Park có được công cụ giải mã quan trọng. Cho tới khi chấm dứt chiến tranh, khoảng 211 chiếc máy như trên đã được sản xuất.

Dù vậy, Bombe không phải là một giải pháp hoàn chỉnh để đối phó với Enigma. Đầu năm 1940, Turing được yêu cầu thực hiện nhiệm vụ giải mã hệ thống Enigma của Hải quân Đức, hệ thống này được mã hóa chặt chẽ hơn nhiều so với của lục quân và không quân.

Đây là thời điểm rất khó khăn với Anh trong bối cảnh nước này ngày càng trở nên phụ thuộc nhiều vào các đoàn tàu tiếp tế từ Mỹ, trong khi các đoàn tàu này thường bị các tàu ngầm loại U - boat của Đức đánh đắm. Tại thời điểm năm 1940, trung bình mỗi tháng nước Anh có trên 220.000 tấn hàng hóa bị đánh đắm. Để giải quyết khó khăn này, nhóm của Alan Turing ở Bletchley Park đã được mở rộng.

Thách thức này với nhà toán học Alan là không nhỏ. Mỗi máy Enigma sử dụng một hình thức thiết lập trước khi mã hóa thông điệp. Lực lượng lục quân và không quân Đức được cho phép tự thiết lập Enigma để mã hóa thông tin, nhưng lực lượng Hải quân Đức đã xuất bản một cuốn sách mật mã riêng để buộc lực lượng này phải áp dụng kiểu thiết lập Enigma theo quy định. Alan đã suy luận được quy luật thiết lập Enigma của Hải quân Đức nhưng nhóm của ông cần có được cuốn sách mật mã để có thể tiến xa hơn trong việc giải mã.

Các thành công chỉ đến khi Anh đoạt được cuốn sách mật mã của Hải quân Đức giúp Alan Turing và các đồng nghiệp bắt đầu giải mã được các điện mật của lực lượng này. Việc thu và giải mã các điện mật của Hải quân Đức đóng vai trò then chốt trong các cuộc hải chiến trong Chiến tranh Thế giới thứ 2. Các tàu ngầm U - boat và tàu chiến Đức được định vị và bị đánh chặn trong khi các đoàn tàu tiếp tế của quân đồng minh có thể tránh được những thiệt hại do Hải quân Đức gây ra.

Trong năm 1945, Alan Turing và các đồng nghiệp tại Bletchley Park đã được tặng huy chương OBE (Order of the British Empire) với chiến công rút ngắn cuộc đại chiến chỉ còn hai năm, cứu sống hàng triệu sinh mạng. Thông tin về chương trình phá mã các tàu U - boat của Đức mãi tới sau những năm 1970 mới được GC&CS tiết lộ. Đặc biệt trong thời gian làm việc tại Bletchley Park, Alan Turing đã đính hôn với nữ đồng nghiệp Joan Clarke, người rất tâm đầu ý hợp với ông, tuy nhiên hai người đã chia tay một năm sau đó (khoảng giữa năm 1941) sau khi ông thú nhận về giới tính thật với bà.

Xem Kỳ 3: Những thành tựu vĩ đại