رکوردشکنی مایکروسافت در کیوبیت‌های درهم‌تنیده؛ گامی به سوی استخراج کوانتومی بلاکچین

پیشرفت مایکروسافت نوید آینده‌ای انحصاری برای استخراج بلاکچین با کامپیوترهای کوانتومی را می‌دهد

مایکروسافت و شرکت Atom Computing، که در کالیفرنیا مستقر است، اخیراً به پیشرفتی در محاسبات کوانتومی دست یافته‌اند که می‌تواند راه را برای تحول اثبات کار در دنیای استخراج بلاکچین هموار کند. دانشمندان و مهندسان این دو شرکت، یک سیستم محاسبات کوانتومی متشکل از ۲۴ کیوبیت منطقی درهم‌تنیده ایجاد کرده‌اند که تنها با ۸۰ کیوبیت فیزیکی تولید شده است. این دستاورد، رکورد جدیدی برای بیشترین تعداد کیوبیت منطقی درهم‌تنیده با استفاده از تکنیک‌های تصحیح خطا به ثبت می‌رساند.

اهمیت این پیشرفت علمی در کارایی به‌دست‌آمده توسط این تیم‌ها نهفته است. برآوردهای قبلی نشان داده بودند که ممکن است هزاران کیوبیت فیزیکی برای تولید یک کیوبیت منطقی لازم باشد. با درهم‌تنیدن ۲۴ کیوبیت منطقی که تنها با ۸۰ کیوبیت فیزیکی ساخته شده‌اند، چشم‌انداز مقیاس‌پذیری این سیستم‌ها و زمان‌بندی تحقق آن‌ها به‌طور قابل‌توجهی تغییر کرده است.

تحلیلگران مدت‌هاست هشدار داده‌اند که کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند روزی در شکستن برخی از تدابیر امنیتی داده‌های کلاسیک، مانند رمزنگاری SHA-256، که به‌عنوان معمایی برای استخراج‌کنندگان در برخی شبکه‌های بلاکچین مانند بیت کوین عمل می‌کند، برتری پیدا کنند. استخراج‌کنندگان بلاکچین پیشرفته، مانند مدل‌هایی که توسط بزرگترین تأسیسات استخراج بیت کوین استفاده می‌شوند، برای یافتن هش سربرگ یک بلاک رقابت می‌کنند. برای حل این معما، آن‌ها اساساً باید هشی را که با هدف تعیین‌شده توسط سختی شبکه مطابقت دارد، حدس بزنند. این سختی هر ۲۰۱۶ بلاک تنظیم می‌شود تا اطمینان حاصل شود که بلاک‌های جدید تقریباً هر ۱۰ دقیقه به بلاکچین اضافه می‌شوند. نتیجه این است که حل این معما برای استخراج‌کنندگان کلاسیک به‌طور فزاینده‌ای دشوار شده است.

یک تکنیک نظری استخراج داده به نام «الگوریتم گروور» می‌تواند پایان کار استخراج بلاکچین کلاسیک باشد. الگوریتم گروور، که سرعت جستجوهای بی‌رحمانه کلاسیک را به‌صورت مربعی افزایش می‌دهد، در آزمایش‌های کوچک مقیاس اثبات شده است. با این حال، کاربرد آن در مسائل بزرگ مقیاس، مانند شکستن SHA-256، همچنان نظری باقی مانده است زیرا سخت‌افزار کوانتومی مورد نیاز برای اجرای آن در مقیاس بزرگ هنوز توسعه نیافته است. به‌طور خاص، در مورد SHA-256، الگوریتم گروور به یک کامپیوتر کوانتومی با صدها یا هزاران کیوبیت منطقی تصحیح‌شده نیاز دارد تا به اندازه کافی برای شکستن الگوریتم‌های رمزنگاری کلاسیک کار کند.

در نهایت، یک تحلیل هزینه-فایده می‌تواند سرمایه‌گذاری در سیستم‌های کوانتومی را نسبت به دستگاه‌های استخراج کلاسیک توجیه کند. بر اساس محاسبات ریاضی ذکر شده، با حدود ۳۰۰۰ کیوبیت منطقی، دستگاه‌های استخراج کوانتومی ساخته شده بر اساس معماری‌هایی مانند سیستم اخیراً معرفی شده توسط مایکروسافت و Atom Computing می‌توانند به‌طور قابل‌توجهی بر استخر استخراج کلاسیک غلبه کنند و بلاک‌ها را در مقیاس بزرگ به دست آورند. با وجود پیشرفت‌های اخیر، هنوز مشخص نیست که چنین دستگاه‌هایی چه زمانی عملی خواهند شد. تحلیلگران به‌طور کلی یک بازه زمانی بین ۱۰ تا ۵۰ سال را برای محاسبات کوانتومی تصحیح‌شده فراتر از محدودیت‌های فعلی آن‌ها نشان داده‌اند. اما این پیش‌بینی‌ها به هیچ وجه علمی نیستند و در حال حاضر هیچ اجماعی در میان فیزیکدانان در مورد زمان دستیابی به مراحل بعدی وجود ندارد. با این حال، تحقیقات اخیر منتشر شده توسط مایکروسافت و Atom Computing می‌تواند به‌طور قابل‌توجهی این روند را به زمان حال نزدیک کند. به عنوان مثال، طبق وب‌سایت Atom Computing، این دو شرکت قصد دارند تا سال ۲۰۲۵ یک کامپیوتر کوانتومی ۱۰۰۰ کیوبیتی را به بازار عرضه کنند.