ابتکار جدید مایکروسافت در استخراج بلاک‌چین کوانتومی

اخیراً شرکت‌های Microsoft و Atom Computing که در کالیفرنیا مستقر هستند، به دستاوردی در حوزهٔ محاسبات کوانتومی دست یافتند که می‌تواند راه را برای تحول اثبات کار در دنیای استخراج بلاکچین باز کند.

دانشمندان و مهندسان این دو شرکت سیستمی از محاسبات کوانتومی توسعه داده‌اند که از ۲۴ کیوبیت منطقی درهم‌تنیده تشکیل شده و این تعداد کیوبیت با استفاده از تنها ۸۰ کیوبیت فیزیکی تولید شده است؛ که این اقدام رکورد جدیدی را برای بیشترین تعداد کیوبیت منطقی درهم‌تنیده به کمک تکنیک‌های تصحیح خطا ثبت کرده است.

اهمیت این پیشرفت علمی در کارآیی حاصل‌ شدهٔ آن نهفته است. پیش از این، برآوردها نشان می‌داد که ممکن است هزاران کیوبیت فیزیکی برای تولید یک کیوبیت منطقی لازم باشد. اما با درهم‌تنیدن ۲۴ کیوبیت منطقی که فقط با ۸۰ کیوبیت فیزیکی ایجاد شده‌اند، چشم‌انداز جدیدی برای افزایش قابل‌ملاحظه این سیستم‌ها و زمانی که شرکت‌هایی مانند Microsoft و Atom Computing می‌توانند اقدام به این افزایش کنند ایجاد شده است.

اثبات کار

کارشناسان مدتی است که هشدار داده‌اند که کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند یک روز مزیت یا شتاب کوانتومی در شکستن برخی از سازوکارهای امنیتی داده‌های کلاسیک ارائه دهند. یکی از این سازوکارها رمزنگاری SHA-256 است که به‌ عنوان معما برای استخراج‌کنندگان در برخی از شبکه‌های بلاکچین مانند بلاکچین Bitcoin عمل می‌کند تا اثبات کار (PoW) خود را نشان دهند.

استخراج‌کنندگان پیشرفته بلاکچین، نظیر مدل‌هایی که توسط بزرگترین تسهیلات استخراج Bitcoin جهان استفاده می‌شوند، در رقابت برای یافتن هش برای هدر بلاک شرکت می‌کنند. برای حل معما، آن‌ها اساساً باید هش را که مطابق با هدف تعیین‌شده توسط دشواری شبکه است، حدس بزنند.

برای پیچیده‌تر کردن موضوع، این دشواری هر ۲۰۱۶ بلاک تنظیم می‌شود تا اطمینان حاصل شود که بلاک‌های جدید تقریباً هر ۱۰ دقیقه به بلاکچین اضافی می‌شوند و باعث می‌شود که برای استخراج‌کنندگان کلاسیک سخت‌تر شود که معما را حل کنند.

الگوریتم گروور

یک تکنیک نظری داده‌کاوی به نام الگوریتم گروور می‌تواند به عنوان آخرین میخ به تابوت استخراج کلاسیک بلاکچین باشد.

الگوریتم گروور که شتاب چهارگانه‌برتری نسبت به جستجوهای بی‌رحمانه کلاسیک ارائه می‌دهد، در آزمایش‌های کوچک مقیاس اثبات شده است. با این حال، اعمال آن به مشکلات بزرگ مقیاس مانند شکستن SHA-256 همچنان نظری است زیرا سخت‌افزار کوانتومی مورد نیاز برای اجرای آن در مقیاس بزرگ هنوز توسعه نیافته است.

شتاب کوانتومی

در حالی که یک برآورد ریاضی محض نشان می‌دهد که الگوریتم گروور می‌تواند پیچیدگی SHA-256 را به تقریباً نصف تلاش کلاسیک کاهش دهد، مزیت ضد شهودی ارائه‌شده توسط مکانیک کوانتومی به شکل سوپرپوزیشن و تداخل حتی پتانسیل بیشتری برای شتاب بیشتر ایجاد می‌کند. در نهایت، تحلیل هزینه منفعت می‌تواند سرمایه‌گذاری بر روی سیستم‌های کوانتومی را بر رقبای کلاسیک استخراج برتری دهد.

بر اساس برآورد ریاضی پیش‌گفته، در حدود ۳۰۰۰ کیوبیت منطقی، دستگاه‌های استخراج کوانتومی ساخته شده بر مبنای معماری‌هایی مانند سیستم‌هایی که اخیراً توسط Microsoft و Atom Computing رونمایی شده می‌تواند به‌طور موثر از استخر استخراج‌کنندگان کلاسیک برای برنده شدن بلاک‌ها در مقیاس پیشی بگیرد.

با وجود پیشرفت‌های اخیر، همچنان نامعلوم است که چه زمانی چنین دستگاه‌هایی عملی خواهند بود. کارشناسان به طور کلی زمانی بین ۱۰ تا ۵۰ سال برای فراتر رفتن محاسبات کوانتومی با تصحیح خطا از محدودیت‌های فعلی‌اش برآورد کرده‌اند. اما این پیش بینی‌ها کاملاً علمی نیستند و در حال حاضر توافق نظر قاطعی در بین فیزیکدانان در مورد زمانی که به نقاط عطف آینده خواهد رسید وجود ندارد.

با این حال، پژوهش‌های اخیر منتشر شده توسط Microsoft و Atom Computing می‌تواند نقش موثری در نزدیک کردن این واقعه به زمان حال ایفا کند. به عنوان مثال، بر اساس وب‌سایت Atom Computing، این دو شرکت قصد دارند یک کامپیوتر کوانتومی ۱۰۰۰ کیوبیتی را در سال ۲۰۲۵ به بازار عرضه کنند.