Microsoft и Atom Computing, технологическая фирма из Калифорнии, недавно объявили о прорыве в области квантовых вычислений, который может проложить путь к трансформации доказательства работы в мире майнинга блокчейн.
Ученые и инженеры обеих компаний разработали квантовую вычислительную систему, состоящую из 24 запутанных логических кубитов, образованных всего лишь 80 физическими кубитами — подвиг, который устанавливает новый рекорд по наибольшему количеству запутанных логических кубитов, достигнутому с помощью методов исправления ошибок.
Значимость этого научного прорыва – в достигнутой эффективности команд. Предыдущие оценки показали, что для создания одного логического кубита могут потребоваться тысячи физических кубитов, работающих в тандеме.
Из-за объединения 24 логических кубитов, состоящих всего из 80 кубитов, система отсчета того, насколько большие эти системы могут быть масштабированы, и того, как скоро такие компании, как Microsoft и Atom Computing, смогут их масштабировать, значительно изменилась.
Доказательство работы
Аналитики уже давно предупреждают, что однажды квантовые компьютеры смогут обеспечить преимущество или квантовое ускорение, когда дело дойдет до взлома некоторых классических мер безопасности данных.
Одна из таких мер, шифрование SHA-256, служит головоломкой, которую майнеры в определенных сетях блокчейн, таких как блокчейн Биткоина, должны решить, чтобы продемонстрировать доказательство работы (PoW).
Современные майнеры блокчейн, такие как модели, используемые крупнейшими в мире объектами по добыче Биткоин, соревнуются за поиск хеша для заголовка блока. Чтобы решить головоломку, им, по сути, нужно угадать хеш, который соответствует цели, определяемой сложностью сети.
Ситуация усложняется тем, что эта сложность корректируется каждые 2016 блоков, чтобы гарантировать добавление новых блоков в блокчейн примерно каждые 10 минут. В результате классическим майнерам становится все труднее решать эту головоломку.
Алгоритм Гровера
Теоретический метод интеллектуального анализа данных под названием «Алгоритм Гровера» может стать последним гвоздем в гроб классического майнинга блокчейн.
Алгоритм Гровера, обеспечивающий квадратичное ускорение по сравнению с классическим поиском методом перебора, был проверен в небольших экспериментах. Однако его применение для крупномасштабных задач, таких как взлом SHA-256, остается теоретическим, поскольку квантовое оборудование, необходимое для его масштабного запуска, еще не разработано.
В частности, что касается SHA-256, алгоритму Гровера потребуется квантовый компьютер с сотнями или тысячами логических кубитов с исправлением ошибок, чтобы функционировать достаточно хорошо, чтобы взломать классические алгоритмы шифрования.
Квантовое ускорение
Хотя беглая математическая экстраполяция показывает, что алгоритм Гровера может снизить сложность SHA-256 примерно вдвое по сравнению с классическими усилиями, противоречивое преимущество, обеспечиваемое квантовой механикой — в форме суперпозиции и интерференции — добавляет еще больший потенциал для ускорения. В конце концов, анализ затрат и выгод может отдать предпочтение инвестициям в квантовые системы по сравнению с классическими майнинговыми установками.
Основываясь на вышеупомянутой математической экстраполяции, имея около 3000 логических кубитов, установки для квантового майнинга, построенные на таких архитектурах, как система, недавно дебютировавшая Microsoft, и вычисления Atom, могут реально превзойти классический пул майнинга и выиграть блоки в большом масштабе.
Несмотря на недавние достижения, остается неясным, когда такие установки станут возможными. Аналитики обычно указывают временные рамки от 10 до 50 лет для квантовых вычислений с коррекцией ошибок за пределами их текущих ограничений. Но эти предсказания далеки от научных, и в настоящее время среди физиков нет единого мнения относительно того, когда будут достигнуты следующие вехи.
Однако недавно опубликованное исследование Microsoft и Atom Computing может существенно продвинуть иглу в сторону настоящего.
Например, согласно веб-сайту Atom Computing, обе компании намерены вывести на рынок квантовый компьютер на 1000 кубитов в 2025 году.
