Введение

В последние годы потребление энергии при добыче биткойнов вызвало обеспокоенность по поводу его воздействия на окружающую среду. Однако исследователи из Школы вычислительной техники Кентского университета провели новаторское исследование, в котором изучается потенциал систем квантового майнинга для значительного повышения энергоэффективности в операциях блокчейна. В этой статье подробно рассматриваются результаты исследования и обсуждается влияние квантовых майнеров на будущее технологии блокчейн.

Энергетический кризис в майнинге биткойнов

Биткойн, самая известная криптовалюта в мире, использует процесс, называемый майнингом, для проверки транзакций и поддержания целостности блокчейна. Майнинг предполагает решение сложных математических задач, требующих значительных вычислительных мощностей и, как следствие, значительного энергопотребления. Энергетический кризис, связанный с добычей биткойнов, вызывает растущую обеспокоенность, поскольку он способствует выбросам углекислого газа и истощает мировые энергетические ресурсы.

По данным исследователей из Кентского университета, по состоянию на май 2022 года только операции по добыче биткойнов потребляли более 150 тераватт-часов ежегодно. Это ошеломляющее потребление энергии эквивалентно потреблению электроэнергии целыми странами и подчеркивает острую необходимость в более энергоэффективных решениях для майнинга.

Сравнение энергопотребления: ASIC и квантовые майнеры

В исследовании, проведенном исследователями из Кентского университета, сравнивались уровни энергопотребления существующих майнеров на основе специализированных интегральных схем (ASIC) с предлагаемыми квантовыми решениями. ASIC-майнеры — это специализированные аппаратные устройства, разработанные специально для добычи криптовалют и широко используемые в отрасли. Однако они известны своими высокими потребностями в энергии.

Результаты исследования открыли глаза, поскольку квантовые машины продемонстрировали выдающуюся энергоэффективность по сравнению со своими традиционными аналогами. Исследователи сравнили три различные системы квантового майнинга с ASIC-майнером Antminer S19 XP и обнаружили, что даже квантовые системы с минимальными функциями исправления ошибок превосходят ASIC-майнер с точки зрения энергоэффективности.

Квантовое преимущество в майнинге блокчейна

Исследователи подчеркнули, что майнинг блокчейна — одна из немногих областей квантовых вычислений, где исправление ошибок не является серьезной проблемой. В большинстве квантовых функций ошибки создают шум, который ограничивает способность вычислительной системы производить точные вычисления. Однако в майнинге блокчейнов показатели успеха с использованием современных классических систем все еще относительно низки. Согласно исследовательской работе: «Классический биткойн-майнер прибыльен, его показатель успеха составляет всего около 0,000070%».

Это несоответствие открывает возможность квантовым системам преуспеть в этой конкретной области. В отличие от классических систем, квантовые системы могут со временем настраиваться для повышения точности и эффективности. Эта адаптивность позволяет квантовым майнерам оптимизировать свою производительность и потенциально достичь более высоких показателей успеха в майнинге блокчейна.

Вычисления для конкретных задач: роль квантовых майнеров

Одним из важнейших аспектов квантовых майнеров является то, что они не требуют сложности и масштабируемости универсальных квантовых компьютеров. В отличие от других приложений квантовых вычислений, цель квантового майнера — выполнять одну задачу — эффективно добывать криптовалюты. Такая специфичность задачи значительно сокращает инфраструктуру и ресурсы, необходимые для внедрения квантовых майнеров в операции блокчейна.

Этот упрощенный подход к квантовым вычислениям позволяет организациям использовать существующие квантовые технологии и разрабатывать майнеры, демонстрирующие квантовое преимущество перед классическими компьютерами. Хотя технология квантовых вычислений все еще находится на ранней стадии развития, конкретная задача майнинга блокчейна не требует решения с полным спектром квантовых вычислений.

Проблемы осуществимости: шумные квантовые системы среднего масштаба (NISQ)

Хотя экономия энергии, обеспечиваемая квантовыми майнерами, является многообещающей, существуют практические проблемы, которые следует учитывать. Исследование было сосредоточено на типе квантовой вычислительной системы, называемой «шумной квантовой промежуточной шкалы» (NISQ). Эти системы работают примерно с 50–100 кубитами, что значительно меньше, чем предполагаемые 512-кубитные системы, которые обеспечат «огромную» экономию энергии.

Затраты, связанные с созданием и обслуживанием крупномасштабных систем квантовых вычислений, традиционно были непомерно высокими для большинства организаций. В настоящее время лишь несколько организаций, таких как D-Wave и IBM, предлагают клиентские квантовые системы в диапазоне 512 кубитов. Однако архитектурные различия между этими системами делают прямое сравнение количества кубитов несколько неуместным.

Дорога к устойчивому майнингу блокчейна

Несмотря на проблемы, исследование, проведенное Школой вычислительной техники Кентского университета, проливает свет на огромный потенциал квантовых майнеров для революционного изменения энергоэффективности в майнинге блокчейнов. Квантовые майнеры предлагают многообещающее решение для смягчения воздействия майнинга криптовалют на окружающую среду за счет значительного снижения энергопотребления.

Продолжающееся развитие квантовых технологий в сочетании с достижениями в области масштабируемости кубитов и исправления ошибок вселяет надежду на более экологичное и устойчивое будущее в мире криптовалют и блокчейна. Хотя квантовые майнеры могут быть не сразу доступны всем организациям из-за ограничений по стоимости, результаты этого исследования закладывают основу для дальнейших исследований и разработок в этой области.

Заключение

Исследование Кентского университета раскрывает огромный потенциал квантовых майнеров для революционного изменения энергоэффективности в майнинге блокчейнов. Хотя технология квантовых вычислений все еще находится на ранней стадии развития, конкретная задача майнинга блокчейна не требует полноценного квантового компьютера. Квантовые майнеры предлагают многообещающее решение для снижения энергопотребления в этой области. Несмотря на то, что проблемы и ограничения затрат остаются, продолжающееся развитие квантовых технологий вселяет надежду на более экологичное и устойчивое будущее в мире криптовалют и блокчейна.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: Чем квантовые майнеры отличаются от традиционных ASIC-майнеров с точки зрения энергоэффективности?

Ответ: Исследование, проведенное исследователями Кентского университета, показало, что квантовые майнеры превосходят традиционные ASIC-майнеры с точки зрения энергоэффективности.

Вопрос: Почему исправление ошибок менее важно при майнинге блокчейна для квантовых систем?

Ответ: В отличие от других квантовых функций, майнинг блокчейна прощает ошибки. Даже при использовании самых современных классических систем показатели успеха относительно невелики, что делает майнинг на блокчейне идеальной областью для квантовых решений.

Вопрос: Можно ли настроить квантовые майнеры для повышения эффективности и точности?

Ответ: Да, одним из преимуществ квантовых систем является их потенциал для непрерывной тонкой настройки, что позволяет им со временем достигать более высокого уровня эффективности и точности.

Вопрос: Требуется ли квантовым майнерам полномасштабное решение для квантовых вычислений?

О: Нет, квантовые майнеры ориентированы на конкретные задачи и не требуют сложного масштабируемого универсального квантового компьютера. Они предназначены для выполнения одной задачи, что делает их более доступными и менее ресурсоемкими.

Вопрос: Есть ли какие-либо практические проблемы при внедрении квантовых майнеров?

Ответ: Да, нынешнее ограничение заключается в доступности крупномасштабных систем квантовых вычислений. Хотя исследование было сосредоточено на системах NISQ с количеством кубитов около 50–100, для достижения огромной экономии энергии потребуются системы с 512 кубитами, создание и обслуживание которых в настоящее время обходится дорого.

Вопрос: Какие организации предлагают квантовые системы в диапазоне 512 кубитов?

Ответ: В настоящее время D-Wave и IBM предлагают клиентские квантовые системы в диапазоне 512 кубитов. Однако архитектурные различия между их системами делают прямое сравнение количества кубитов менее значимым.

#QuantumMiners#EnergyEfficiency#BlockchainRevolution#QuantumComputing#SustainableMining

Примечание. Информация, представленная в этой статье, основана на исследовательской работе, проведенной Школой вычислительной техники Кентского университета. Дальнейшие разработки в области квантовых вычислений могут повлиять на осуществимость и практичность квантовых майнеров в будущем.