Microsoft und Atom Computing erzielen einen Durchbruch im Quantencomputing, der das Blockchain-Mining verändern könnte

Wissenschaftler und Ingenieure beider Unternehmen entwickelten ein Quantencomputersystem, das aus 24 verschränkten logischen Qubits besteht, die von nur 80 physikalischen Qubits erzeugt werden

Microsoft and a California-based technology firm called Atom Computing recently announced a breakthrough in quantum computing that could lead to a proof-of-work transformation in the world of blockchain mining.

Microsoft und ein in Kalifornien ansässiges Technologieunternehmen namens Atom Computing haben kürzlich einen Durchbruch im Quantencomputing angekündigt, der zu einer Proof-of-Work-Transformation in der Welt des Blockchain-Minings führen könnte.

Scientists and engineers from the two companies developed a quantum computing system consisting of 24 entangled logical qubits produced by only 80 physical qubits — setting a new record for the highest number of entangled logical qubits achieved using error correction techniques.

Wissenschaftler und Ingenieure beider Unternehmen entwickelten ein Quantencomputersystem, das aus 24 verschränkten logischen Qubits besteht, die von nur 80 physikalischen Qubits erzeugt werden – und stellten damit einen neuen Rekord für die höchste Anzahl verschränkter logischer Qubits auf, die mithilfe von Fehlerkorrekturtechniken erreicht wurde.

The significance of this scientific breakthrough lies in the teams’ achieved efficiency. Previous estimations have indicated that it could take thousands of physical qubits working in tandem to produce a single logical qubit.

Die Bedeutung dieses wissenschaftlichen Durchbruchs liegt in der erreichten Effizienz der Teams. Frühere Schätzungen deuten darauf hin, dass Tausende physischer Qubits zusammenarbeiten könnten, um ein einziges logisches Qubit zu erzeugen.

By entangling 24 logical qubits built with a mere 80 qubits total, the frame of reference for both how large these systems can feasibly be scaled, and how soon companies like Microsoft and Atom Computing will be able to scale them, has shifted significantly.

Durch die Verschränkung von 24 logischen Qubits mit einer Gesamtzahl von lediglich 80 Qubits hat sich der Bezugsrahmen sowohl für die Frage, wie groß diese Systeme sinnvoll skaliert werden können, als auch dafür, wie schnell Unternehmen wie Microsoft und Atom Computing in der Lage sein werden, sie zu skalieren, erheblich verschoben.

Proof-of-Work

Arbeitsnachweis

Analysts have long warned that quantum computers could one day be capable of providing an advantage or quantum speedup when it comes to breaking certain classical data security measures.

Analysten warnen schon lange davor, dass Quantencomputer eines Tages einen Vorteil oder eine Quantenbeschleunigung bieten könnten, wenn es darum geht, bestimmte klassische Datensicherheitsmaßnahmen zu durchbrechen.

One such measure, SHA-256 encryption, serves as the puzzle that miners on certain blockchain networks, such as the Bitcoin blockchain, must solve in order to demonstrate proof-of-work (PoW).

Eine dieser Maßnahmen, die SHA-256-Verschlüsselung, dient als Rätsel, das Miner in bestimmten Blockchain-Netzwerken, wie etwa der Bitcoin-Blockchain, lösen müssen, um einen Proof-of-Work (PoW) nachzuweisen.

State-of-the-art blockchain miners, such as the models used by the world’s largest Bitcoin mining facilities, compete to find a hash for a block's header. To solve the puzzle, they essentially have to guess the hash that meets a target defined by the network’s difficulty.

Hochmoderne Blockchain-Miner, wie sie beispielsweise von den weltweit größten Bitcoin-Mining-Einrichtungen verwendet werden, konkurrieren darum, einen Hash für den Header eines Blocks zu finden. Um das Rätsel zu lösen, müssen sie im Wesentlichen den Hash erraten, der ein durch die Schwierigkeit des Netzwerks definiertes Ziel erreicht.

Complicating matters, this difficulty adjusts every 2,016 blocks to ensure that new blocks are added to the blockchain roughly every 10 minutes. The result is that it’s become increasingly difficult for classical miners to solve the puzzle.

Erschwerend kommt hinzu, dass dieser Schwierigkeitsgrad alle 2.016 Blöcke angepasst wird, um sicherzustellen, dass etwa alle 10 Minuten neue Blöcke zur Blockchain hinzugefügt werden. Die Folge ist, dass es für klassische Miner immer schwieriger wird, das Rätsel zu lösen.

Grover’s Algorithm

Grovers Algorithmus

A theoretical data-mining technique called “Grover’s Algorithm” could be the final nail in classical blockchain mining’s coffin.

Eine theoretische Data-Mining-Technik namens „Grover-Algorithmus“ könnte der letzte Nagel im Sarg des klassischen Blockchain-Mining sein.

Grover’s Algorithm, which offers quadratic speedup over classical brute-force searches, has been proven in small-scale experiments. However, its application to large-scale problems, such as cracking SHA-256, remains theoretical because the quantum hardware needed to run it at scale hasn't been developed yet.

Der Grover-Algorithmus, der eine quadratische Beschleunigung gegenüber klassischen Brute-Force-Suchen bietet, wurde in kleinen Experimenten nachgewiesen. Seine Anwendung auf groß angelegte Probleme wie das Knacken von SHA-256 bleibt jedoch theoretisch, da die für den Betrieb im großen Maßstab erforderliche Quantenhardware noch nicht entwickelt wurde.

Specifically, as it relates to SHA-256, Grover’s Algorithm would need a quantum computer with hundreds or thousands of error-corrected, logical qubits to function well enough to crack classical encryption algorithms.

Insbesondere in Bezug auf SHA-256 würde Grovers Algorithmus einen Quantencomputer mit Hunderten oder Tausenden von fehlerkorrigierten, logischen Qubits benötigen, um gut genug zu funktionieren, um klassische Verschlüsselungsalgorithmen zu knacken.

Quantum Speedup

Quantenbeschleunigung

While a cursory mathematical extrapolation shows that Grover’s algorithm could reduce the complexity of SHA-256 to approximately half the classical effort, the counterintuitive advantage provided by quantum mechanics — in the form of superposition and interference — adds even greater potential for speedup. Eventually, a cost-benefit analysis could favor investment in quantum systems over classical mining rigs.

Während eine oberflächliche mathematische Extrapolation zeigt, dass Grovers Algorithmus die Komplexität von SHA-256 auf etwa die Hälfte des klassischen Aufwands reduzieren könnte, bietet der kontraintuitive Vorteil der Quantenmechanik – in Form von Überlagerung und Interferenz – ein noch größeres Beschleunigungspotenzial. Letztendlich könnte eine Kosten-Nutzen-Analyse Investitionen in Quantensysteme gegenüber klassischen Mining-Rigs begünstigen.

Based on the aforementioned mathematical extrapolation, at around 3,000 logical qubits, quantum mining rigs built on architectures such as the system recently debuted by Microsoft and Atom computing could feasibly overpower the classical mining pool to win blocks at scale.

Basierend auf der oben genannten mathematischen Extrapolation könnten Quanten-Mining-Rigs, die auf Architekturen wie dem kürzlich von Microsoft und Atom Computing vorgestellten System basieren, mit rund 3.000 logischen Qubits den klassischen Mining-Pool durchaus übertreffen und Blöcke in großem Maßstab gewinnen.

Despite the recent advances, it remains unclear when such rigs will be feasible. Analysts have generally indicated a timeframe between 10 and 50 years for error-corrected quantum computing beyond its current limitations. But these predictions are far from scientific, and there’s no current consensus among physicists as to when the next milestones will be reached.

Trotz der jüngsten Fortschritte bleibt unklar, wann solche Bohrinseln realisierbar sein werden. Analysten haben im Allgemeinen einen Zeitrahmen zwischen 10 und 50 Jahren angegeben, bis fehlerkorrigiertes Quantencomputing über seine derzeitigen Grenzen hinausgeht. Diese Vorhersagen sind jedoch alles andere als wissenschaftlich und unter Physikern besteht derzeit kein Konsens darüber, wann die nächsten Meilensteine ​​erreicht werden.

However, the recently published research from Microsoft and Atom Computing could serve to move the needle significantly toward the present.

Die kürzlich veröffentlichten Forschungsergebnisse von Microsoft und Atom Computing könnten jedoch dazu beitragen, den Zeiger deutlich in die Gegenwart zu verschieben.

Per Atom Computing’s website, for example, the two firms intend to bring a 1,000-qubit quantum computer to market in 2025.

Laut der Website von Atom Computing beabsichtigen die beiden Unternehmen beispielsweise, im Jahr 2025 einen 1.000-Qubit-Quantencomputer auf den Markt zu bringen.