Microsoft y Atom Computing, una empresa tecnológica con sede en California, anunciaron recientemente un gran avance en la computación cuántica que podría allanar el camino para una transformación de prueba de trabajo en el mundo de la minería blockchain.

Los científicos e ingenieros de ambas empresas desarrollaron un sistema de computación cuántica compuesto por 24 qubits lógicos entrelazados producidos por tan solo 80 qubits físicos, una hazaña que establece un nuevo récord para el mayor número de qubits lógicos entrelazados logrados utilizando técnicas de corrección de errores.

La importancia de este avance científico radica en la eficiencia que han alcanzado los equipos. Estimaciones anteriores indicaban que podrían necesitarse miles de cúbits físicos trabajando en conjunto para producir un solo cúbit lógico.

Al entrelazar 24 qubits lógicos construidos con un total de apenas 80 qubits, el marco de referencia tanto para el tamaño en que se pueden escalar estos sistemas como para la rapidez con la que empresas como Microsoft y Atom Computing podrán escalarlos ha cambiado significativamente.

Prueba de trabajo

Los analistas llevan mucho tiempo advirtiendo que algún día las computadoras cuánticas podrían ser capaces de proporcionar una ventaja o una aceleración cuántica a la hora de romper ciertas medidas clásicas de seguridad de datos.

Una de esas medidas, el cifrado SHA-256, sirve como el rompecabezas que los mineros de ciertas redes blockchain, como la blockchain de Bitcoin, deben resolver para demostrar la prueba de trabajo (PoW).

Los mineros de blockchain de última generación, como los modelos que utilizan las instalaciones de minería de Bitcoin más grandes del mundo, compiten para encontrar un hash para el encabezado de un bloque. Para resolver el rompecabezas, básicamente tienen que adivinar el hash que cumple con un objetivo definido por la dificultad de la red.

Para complicar aún más las cosas, esta dificultad se ajusta cada 2016 bloques para garantizar que se agreguen nuevos bloques a la cadena de bloques aproximadamente cada 10 minutos. El resultado es que a los mineros clásicos les resulta cada vez más difícil resolver el rompecabezas.

Algoritmo de Grover

Una técnica teórica de minería de datos llamada “Algoritmo de Grover” podría ser el último clavo en el ataúd de la minería clásica de blockchain.

El algoritmo de Grover, que ofrece una aceleración cuadrática con respecto a las búsquedas clásicas de fuerza bruta, se ha probado en experimentos a pequeña escala. Sin embargo, su aplicación a problemas a gran escala, como el descifrado de SHA-256, sigue siendo teórica porque el hardware cuántico necesario para ejecutarlo a gran escala aún no se ha desarrollado.

Específicamente, en lo que se refiere a SHA-256, el algoritmo de Grover necesitaría una computadora cuántica con cientos o miles de qubits lógicos con corrección de errores para funcionar lo suficientemente bien como para descifrar algoritmos de cifrado clásicos.

Aceleración cuántica

Si bien una extrapolación matemática superficial muestra que el algoritmo de Grover podría reducir la complejidad de SHA-256 a aproximadamente la mitad del esfuerzo clásico, la ventaja contraintuitiva que brinda la mecánica cuántica (en forma de superposición e interferencia) agrega un potencial aún mayor de aceleración. En última instancia, un análisis de costo-beneficio podría favorecer la inversión en sistemas cuánticos en lugar de plataformas de minería clásicas.

Según la extrapolación matemática antes mencionada, con alrededor de 3000 qubits lógicos, las plataformas de minería cuántica construidas sobre arquitecturas como el sistema recientemente presentado por Microsoft y Atom Computing podrían superar de manera factible al grupo de minería clásica para ganar bloques a escala.

A pesar de los recientes avances, no está claro cuándo serán factibles estas plataformas. Los analistas han indicado, en general, un plazo de entre 10 y 50 años para que la computación cuántica con corrección de errores supere sus limitaciones actuales. Pero estas predicciones distan mucho de ser científicas y actualmente no hay un consenso entre los físicos sobre cuándo se alcanzarán los próximos hitos.

Sin embargo, la investigación publicada recientemente por Microsoft y Atom Computing podría servir para avanzar significativamente hacia el presente.

Según el sitio web de Atom Computing, por ejemplo, las dos empresas pretenden sacar al mercado una computadora cuántica de 1.000 qubits en 2025.

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