Wstęp

W ostatnich latach zużycie energii podczas wydobywania Bitcoinów wzbudziło obawy dotyczące jego wpływu na środowisko. Jednak naukowcy z Wydziału Informatyki Uniwersytetu Kent przeprowadzili przełomowe badanie, w którym zbadano potencjał kwantowych systemów wydobywczych w zakresie znacznej poprawy efektywności energetycznej w operacjach typu blockchain. W tym artykule szczegółowo opisano wyniki badania i omówiono implikacje koparek kwantowych dla przyszłości technologii blockchain.

Kryzys energetyczny w górnictwie Bitcoin

Bitcoin, najbardziej znana kryptowaluta na świecie, opiera się na procesie zwanym wydobywaniem w celu sprawdzania poprawności transakcji i utrzymywania integralności łańcucha bloków. Górnictwo polega na rozwiązywaniu złożonych problemów matematycznych, które wymagają dużej mocy obliczeniowej, a co za tym idzie znacznego zużycia energii. Kryzys energetyczny związany z wydobyciem Bitcoinów budzi coraz większe obawy, ponieważ przyczynia się do emisji dwutlenku węgla i nadwyręża globalne zasoby energii.

Według naukowców z University of Kent, od maja 2022 r. samo wydobycie Bitcoinów zużywało ponad 150 terawatogodzin rocznie. To oszałamiające zużycie energii jest równoważne zużyciu energii elektrycznej w całych krajach i podkreśla pilną potrzebę opracowania bardziej energooszczędnych rozwiązań wydobywczych.

Porównanie zużycia energii: ASIC kontra górnicy kwantowi

W badaniu przeprowadzonym przez naukowców z Uniwersytetu w Kent porównano wskaźniki zużycia energii przez istniejące koparki wykorzystujące układy scalone specyficzne dla aplikacji (ASIC) z proponowanymi rozwiązaniami opartymi na kwantach. Koparki ASIC to wyspecjalizowane urządzenia sprzętowe zaprojektowane specjalnie do wydobywania kryptowalut i są szeroko stosowane w branży. Są jednak znane ze swojego wysokiego zapotrzebowania na energię.

Wyniki badania otworzyły oczy, ponieważ maszyny kwantowe wykazały się niezwykłą efektywnością energetyczną w porównaniu z ich tradycyjnymi odpowiednikami. Naukowcy porównali trzy różne systemy wydobycia kwantowego z koparką Antminer S19 XP ASIC i odkryli, że nawet systemy kwantowe z minimalnymi funkcjami korekcji błędów przewyższają koparkę ASIC pod względem efektywności energetycznej.

Przewaga kwantowa w górnictwie Blockchain

Naukowcy podkreślili, że eksploracja blockchain jest jednym z niewielu obszarów obliczeń kwantowych, w których korekcja błędów nie stanowi istotnego problemu. W większości funkcji kwantowych błędy powodują szum, który ogranicza zdolność systemu komputerowego do wykonywania dokładnych obliczeń. Jednak w wydobywaniu blockchain wskaźniki sukcesu w przypadku najnowocześniejszych klasycznych systemów są nadal stosunkowo niskie. Według artykułu badawczego „Klasyczny górnik Bitcoin jest opłacalny, a wskaźnik sukcesu wynosi jedynie około 0,000070%”.

Ta rozbieżność otwiera możliwości systemów opartych na kwantach na osiągnięcie doskonałości w tej konkretnej dziedzinie. W przeciwieństwie do systemów klasycznych, systemy kwantowe można z biegiem czasu dostrajać w celu zwiększenia dokładności i wydajności. Ta zdolność adaptacji pozwala górnikom kwantowym zoptymalizować swoją wydajność i potencjalnie osiągnąć wyższy wskaźnik sukcesu w wydobywaniu blockchain.

Obliczenia specyficzne dla zadań: rola górników kwantowych

Jednym z kluczowych aspektów koparek kwantowych jest to, że nie wymagają one złożoności i skalowalności uniwersalnych komputerów kwantowych. W przeciwieństwie do innych aplikacji obliczeń kwantowych, celem górnika kwantowego jest wykonanie jednego zadania — wydajne wydobywanie kryptowalut. Ten specyficzny charakter zadania znacznie ogranicza infrastrukturę i zasoby potrzebne do wdrożenia górników kwantowych w operacjach blockchain.

To usprawnione podejście do obliczeń kwantowych umożliwia organizacjom wykorzystanie istniejących technologii kwantowych i opracowywanie koparek, które wykazują przewagę kwantową nad klasycznymi komputerami. Choć technologia obliczeń kwantowych jest wciąż na wczesnym etapie rozwoju, specyficzne zadanie eksploracji łańcuchów bloków nie wymaga rozwiązania z zakresu obliczeń kwantowych oferujących pełen zakres usług.

Wyzwania związane z wykonalnością: hałaśliwe systemy kwantowe średniej skali (NISQ).

Chociaż oszczędności energii oferowane przez kopalnie kwantowe są obiecujące, istnieją praktyczne wyzwania, które należy wziąć pod uwagę. Badanie skupiło się na kwantowym systemie obliczeniowym zwanym „zakłóconym systemem kwantowym o średniej skali” (NISQ). Systemy te działają przy użyciu około 50–100 kubitów, czyli znacznie mniej niż przewidywane systemy 512 kubitów, które zapewniłyby „ogromne” oszczędności energii.

Koszty związane z budową i utrzymaniem systemów obliczeń kwantowych na większą skalę były tradycyjnie zaporowe dla większości organizacji. Obecnie tylko kilka organizacji, takich jak D-Wave i IBM, oferuje skierowane do klienta systemy kwantowe w zakresie 512 kubitów. Jednak różnice architektoniczne między tymi systemami sprawiają, że bezpośrednie porównania liczby kubitów są nieco nieistotne.

Droga do zrównoważonego wydobycia Blockchain

Pomimo wyzwań badania przeprowadzone przez Wydział Informatyki Uniwersytetu Kent rzucają światło na ogromny potencjał górników kwantowych w zakresie zrewolucjonizowania efektywności energetycznej w wydobyciu technologii blockchain. Koparki kwantowe oferują obiecujące rozwiązanie łagodzące wpływ wydobywania kryptowalut na środowisko poprzez znaczne zmniejszenie zużycia energii.

Ciągły rozwój technologii kwantowych w połączeniu z postępem w skalowalności kubitów i korekcji błędów niesie nadzieję na bardziej ekologiczną i zrównoważoną przyszłość w świecie kryptowalut i blockchain. Choć koparki kwantowe mogą nie być natychmiast dostępne dla wszystkich organizacji ze względu na ograniczenia kosztów, wnioski z tego badania stanowią podstawę do dalszych badań i rozwoju w tej dziedzinie.

Wniosek

Badanie przeprowadzone na Uniwersytecie Kent ujawnia ogromny potencjał górników kwantowych w zakresie zrewolucjonizowania efektywności energetycznej w wydobyciu technologii blockchain. Chociaż technologia obliczeń kwantowych jest wciąż w początkowej fazie, specyficzne zadanie eksploracji blockchain nie wymaga pełnoprawnego komputera kwantowego. Koparki kwantowe oferują obiecujące rozwiązanie umożliwiające zmniejszenie zużycia energii w tej dziedzinie. Chociaż wyzwania i ograniczenia kosztów pozostają, ciągły rozwój technologii kwantowych niesie nadzieję na bardziej ekologiczną i zrównoważoną przyszłość w świecie kryptowalut i blockchain.

Często zadawane pytania

P: Jak koparki kwantowe wypadają w porównaniu z tradycyjnymi koparkami ASIC pod względem efektywności energetycznej?

Odpowiedź: Badanie przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu w Kent wykazało, że koparki kwantowe przewyższają tradycyjne koparki ASIC pod względem efektywności energetycznej.

P: Dlaczego korekcja błędów jest mniej istotna w eksploracji blockchain dla systemów kwantowych?

Odp.: W przeciwieństwie do innych funkcji kwantowych, eksploracja blockchain wybacza błędy. Nawet w przypadku najnowocześniejszych klasycznych systemów wskaźniki sukcesu są stosunkowo niskie, co sprawia, że ​​eksploracja blockchain jest idealną dziedziną dla rozwiązań opartych na kwantach.

P: Czy koparki kwantowe można dostroić w celu zwiększenia wydajności i dokładności?

Odp.: Tak, jedną z zalet systemów kwantowych jest ich potencjał ciągłego dostrajania, umożliwiający z czasem osiągnięcie wyższego poziomu wydajności i dokładności.

P: Czy górnicy kwantowi potrzebują pełnowymiarowego rozwiązania do obliczeń kwantowych?

Odp.: Nie, koparki kwantowe są specyficzne dla konkretnych zadań i nie wymagają złożoności skalowalnego, uniwersalnego komputera kwantowego. Są zaprojektowane do wykonywania jednego zadania, dzięki czemu są bardziej dostępne i wymagają mniej zasobów.

P: Czy istnieją jakieś praktyczne wyzwania we wdrażaniu koparek kwantowych?

O: Tak, obecne ograniczenie polega na dostępności wielkoskalowych systemów obliczeń kwantowych. Chociaż badanie skupiało się na systemach NISQ zawierających około 50–100 kubitów, osiągnięcie ogromnych oszczędności energii wymagałoby systemów z 512 kubitami, których budowa i utrzymanie są obecnie kosztowne.

P: Które organizacje oferują systemy kwantowe w zakresie 512 kubitów?

O: Obecnie firmy D-Wave i IBM oferują przeznaczone dla klientów systemy kwantowe o wielkości 512 kubitów. Jednak różnice architektoniczne między ich systemami sprawiają, że bezpośrednie porównania liczby kubitów są mniej znaczące.

#QuantumMiners#EnergyEfficiency#BlockchainRevolution#QuantumComputing#Sustainable Mining

Uwaga: informacje przedstawione w tym artykule opierają się na artykule badawczym przeprowadzonym przez Wydział Informatyki Uniwersytetu Kent. Dalszy rozwój w dziedzinie obliczeń kwantowych może mieć wpływ na wykonalność i praktyczność koparek kwantowych w przyszłości.