Гонка оборудования для майнинга биткоинов может быть на пороге перехода к эквиваленту атомной эры по мере развития сектора квантовых вычислений.
Хотя сегодняшние квантовые компьютеры в основном экспериментальные, последние достижения в технологии квантовых чипов и гибридных функциях искусственного интеллекта продвинули эту область вперед быстрее, чем предсказывали многие ученые.
Одной из самых больших проблем в отрасли является разработка квантово-устойчивых криптографических решений. Опасения, что квантовые компьютеры взломают стандартное шифрование, привел к появлению новых протоколов и стандартов шифрования. Однако это не единственная потенциальная катастрофическая угроза, которую квантовые компьютеры представляют для индустрии блокчейнов.
Майнинг биткоина
Миру все еще могут потребоваться десятилетия, чтобы создать общий квантовый компьютер, способный превзойти суперкомпьютеры в большинстве задач, но уже существуют машины, способные достичь квантового превосходства в запуске определенных алгоритмов для решения специализированных задач.
Один из алгоритмов, в котором квантовые системы идеально подходят для работы, называется «алгоритм Гровера», и теоретически его можно напрямую применять для майнинга в блокчейн-индстрии.
Например, майнинг биткоинов основан на концепции доказательства работы, которая включает в себя решение криптографических головоломок. По мере того, как компьютеры и алгоритмы майнинга становятся более эффективными в решении этих головоломок, их сложность возрастает.
Это помогает поддерживать блокчейн и работает как фактический метод децентрализации. Если кто-то построит компьютер достаточно быстро, чтобы решить все проблемы, то все проблемы станут сложнее.
Теоретически верхний предел этой криптографической сложности — называемый «целью» на жаргоне майнинга — будет где-то в районе 2, возведенных в степень 256.
Законы физики, как их понимают ученые, не позволят даже отказоустойчивому универсальному квантовому компьютеру реально провести необходимые вычисления для взлома этой криптографической проблемы кваттуорвигинтиллиона (78-значного числа).
Сатоши и наука
Сатоши Накамото и другие, которым приписывают разработку биткоина, предвидели будущее, в котором компьютеры будут продолжать становиться все более мощными. Они понимали, что это угрожает децентрализованной природе биткоина, и внедрили некоторые меры защиты.
«Генезисный» блок биткоина был добыт с использованием типичного процессора эпохи 2008 года — что-то, вероятно, эквивалентное Pentium 4. Следующий блок, «блок 1», был добыт шесть дней спустя. Однако с этого момента целевое время для каждого последующего блока составляло 10 минут.
Майнеры перешли от ЦП к ГП с кратковременным переходом на ПЛИС, прежде чем окончательно остановиться на статус-кво в третьем квартале 2024 года, на майнерах на основе специализированных интегральных схем (ASIC).
В то время как ЦП были своего рода универсальными вычислительными машинами, а ГП преуспели в конкретной обработке, необходимой для решения криптографических головоломок, связанных с майнингом биткоинов, установки ASIC специально созданы для решения задачи шифрования SHA-256.
Однако, несмотря на достижения в области оборудования, сеть по-прежнему пытается гарантировать, что каждый блок будет добываться в течение 10 минут.
Квантовый майнинг
Следующим рубежом в индустрии майнинга могут стать квантово-классические гибридные установки. Используя вышеупомянутый алгоритм Гровера, майнеры, использующие достаточно отказоустойчивый квантовый компьютер, теоретически могли бы увеличить эффективность майнинга по сравнению с текущими технологиями в квадратичном масштабе.
Это не изменит того, сколько времени требуется для добычи блока. Однако это может повысить сложность за пределы возможностей неквантового оборудования. Подобно тому, как в 2024 году майнить биткоины с помощью ПК стало нецелесообразно (или невыгодно), квантовые майнеры могут сделать ASIC устаревшими.
Однако есть множество проблем, которые необходимо решить, прежде чем это произойдет. Главной из них является тот факт, что квантовые компьютеры еще недостаточно развиты. Но, как упоминалось выше, майнерам не потребуется использование полного универсального квантового компьютера.
Майнинговая установка, построенная на классическом оборудовании, может взаимодействовать с выделенным квантовым чипом для выполнения высокоуровневых алгоритмических функций, тем самым извлекая выгоду из квантовой механики и осуществимости двоичных компьютеров.
Также существует множество облачных решений для квантовых вычислений, которые могут снизить расходы на разработку квантового компьютера с помощью решений «квант как услуга», адаптированных для работы алгоритма Гровера.