Kvantgruvarbetare skulle ge "massiva" energibesparingar för blockchain: Studie

Ett par forskare från University of Kents School of Computing i Storbritannien genomförde nyligen en studie som jämförde energiförbrukningen för nuvarande ASIC-baserade gruvarbetare med föreslagna kvantbaserade lösningar.

Enligt teamets preprint-forskningsdokument överträffade systemen som använder kvantberäkning bevisligen bättre än standard gruvriggar i energieffektivitet:

"Vi visar att övergången till kvantbaserad gruvdrift kan medföra en energibesparing - med relativt försiktiga uppskattningar - på cirka 126.7 TWH, eller annorlunda uttryckt den totala energiförbrukningen i Sverige år 2020."

Enbart Bitcoin-gruvdrift förbrukade mer än 150 terawattimmar årligen (från och med maj 2022), enligt tidningen, vilket sätter i perspektiv den potentiella inverkan de föreslagna kvantbaserade systemen kan ha.

Parets slutsatser baserades på experiment som jämförde tre olika kvantbrytningssystem med en Antminer S19 XP ASIC-gruvarbetare.

Kvantbrytningsanordningarna delades upp mellan ett system med ett enda skikt av feltolerans, ett annat med två skikt av feltolerans och ett utan några dedikerade felkorrigeringsfunktioner.

Som forskarna påpekar är blockchain mining ett av de få områdena inom kvantberäkning där felkorrigering inte är så stor sak. I de flesta kvantfunktioner skapar fel brus som funktionellt begränsar ett datorsystems förmåga att producera korrekta beräkningar.

Inom blockchain mining är dock framgångsfrekvensen med toppmoderna klassiska system fortfarande relativt låga. Enligt forskningsrapporten, "En klassisk Bitcoin-gruvarbetare är lönsam med bara en framgångsgrad på cirka 0.000070 %."

Forskarna noterar också att, till skillnad från klassiska system, kan kvantbaserade system faktiskt finjusteras över tid för ökad noggrannhet och effektivitet.

Relaterat: Hur påverkar kvantberäkning finansbranschen?

Även om kvantdatorteknik fortfarande anses vara i sin linda, kräver det mycket specifika problemet med blockchain-gruvdrift inte en fullservicelösning för kvantdatorer. Som forskarna uttryckte det, "en kvantgruvarbetare är inte, och behöver inte vara, en skalbar, universell kvantdator. En kvantgruvarbetare behöver bara utföra en enda uppgift."

I slutändan drar forskarna slutsatsen att det borde vara möjligt att bygga gruvarbetare med hjälp av befintliga kvantteknologier som visar kvantfördelar jämfört med klassiska datorer.

Trots de potentiella energibesparingarna bör det nämnas att forskarna fokuserade på en typ av kvantberäkningssystem som kallas ett "noisy intermediate-scale quantum" (NISQ) system.

Enligt förtryckspapperet bör kvantgruvarbetare visa "massiva" energibesparingar vid en storlek på cirka 512 kvantbitar, eller "qubits" - en term som är lite analog med klassiska datorbitar.

Vanligtvis fungerar dock NISQ-system bara med cirka 50-100 qubits, även om det inte verkar finnas någon industristandard.

Även om energibesparingarna kan vara möjliga, har kostnaderna för att bygga och underhålla ett kvantberäkningssystem i intervallet 512 qubit traditionellt varit oöverkomliga för de flesta organisationer.

Endast D-Wave och IBM erbjuder klientinriktade system i samma intervall (D-Waves D2 är en processor på 512 qubit, och IBMs Osprey väger in på 433), men deras arkitekturer skiljer sig så mycket att jämförelser mellan deras qubit-antal till synes är meningslös.