Einst galt das Bosonen-Sampling als ein Problem, das nach einer Lösung suchte. Jetzt könnte es als Bindeglied zwischen Quantencomputern und der Blockchain dienen.
Eine Gruppe von Forschern von Universitäten in Australien und den Vereinigten Staaten hat in Zusammenarbeit mit dem Quantentechnologieunternehmen BTQ vor kurzem ein Papier veröffentlicht, in dem ein neuartiges Proof-of-Work (PoW)-System für den Blockchain-Konsens vorgeschlagen wird, das Quantencomputertechniken zur Validierung des Konsenses verwendet.
Das Preprint-Forschungspapier mit dem Titel „Proof-of-work consensus by quantum sampling“ beschreibt ein System, das laut den Autoren „eine dramatische Beschleunigung und Energieeinsparung im Vergleich zu Berechnungen mit klassischer Hardware bietet“.
Den Forschern zufolge sind die derzeitigen Algorithmen zur Lösung von PoW-Konsensrätseln zeitaufwändig und erfordern eine erhebliche Menge an Rechenressourcen.
„Während klassische PoW-Verfahren wie das von Bitcoin notorisch energieineffizient sind, bietet unser auf Bosonen-Sampling basierendes PoW-Verfahren eine deutlich energieeffizientere Alternative, wenn es auf Quantenhardware implementiert wird.“
Dem Papier zufolge würde der Quantenvorteil, den dieses Schema bietet, auch die Schwierigkeit des Minings erhöhen und es ermöglichen, eine „konsistente Block-Mining-Zeit“ aufrechtzuerhalten, wenn die Anzahl der Miner steigt, was einen weiteren Anreiz für die kontinuierliche Teilnahme von „Quanten-Minern“ darstellt.
Die Sampling-Technik der Forscher, das Bosonen-Sampling, ist nicht neu, aber ihre Anwendung auf die Blockchain-Technologie erscheint neuartig. Boson Sampling hat sich bei zahlreichen Anwendungen des Quantencomputers als vielversprechend erwiesen. Da es sich jedoch um eine nicht-universelle Lösung für das Quantencomputing handelt (es muss in einem System verwendet werden, das für eine bestimmte Aufgabe entwickelt wurde), ist sein Potenzial auf einige wenige Bereiche, wie z.B. die Chemie, beschränkt.
Den Forschern zufolge könnte es die ideale Lösung sein, um Blockchain-Anwendungen zukunftssicher zu machen und möglicherweise die Umweltauswirkungen des Mining in der Bitcoin-Blockchain und vergleichbaren Ketten zu reduzieren.
Zusätzlich zum Quantenvorteil hat Quantenhardware aufgrund der Natur des Blockchain-Minings einen Vorteil gegenüber herkömmlichen Prozessoren.
Einer der derzeitigen Vorteile von klassischen Supercomputern gegenüber ihren Quantenpendants ist ihre Fähigkeit, bei der Bewältigung wiederkehrender Probleme desselben Typs „vorzurechnen“. Wenn es jedoch um Blockchain geht, ist eine solche Vorberechnung weitgehend nutzlos.
Den Forschern zufolge ist das Dilemma des Bergbaus „fortschrittsfrei“. Egal wie oft ein Blockchain-Rätsel gelöst wird, um einen Proof-of-Work zu erbringen, der Computer und die Algorithmen, die die Herausforderungen bearbeiten, werden nie geschickter bei der Lösung des Problems.
Das bedeutet, dass Quantencomputer, obwohl sie bekanntermaßen schwierig zu entwickeln und teuer in der Konstruktion und Wartung sind, irgendwann in der Lage sein werden, den Konsens effizienter zu bestätigen als die fortschrittlichsten klassischen Systeme.