Satoshi vs Vật Lý: Làm Thế Nào Các Máy Khai Thác Bitcoin Quantum Có Thể Khiến ASIC Trở Nên Lỗi Thời
Cuộc đua phần cứng khai thác Bitcoin có thể sắp bước vào kỷ nguyên tương đương với kỷ nguyên nguyên tử khi ngành điện toán lượng tử ngày càng trưởng thành.
Mặc dù các máy tính lượng tử hiện tại chủ yếu còn ở giai đoạn thử nghiệm, những tiến bộ gần đây trong công nghệ chip lượng tử và các chức năng trí tuệ nhân tạo lai đã thúc đẩy lĩnh vực này phát triển nhanh hơn nhiều so với dự đoán của các nhà khoa học.
Một trong những mối quan tâm lớn nhất trong ngành là phát triển các giải pháp mã hóa chống lượng tử. Nỗi lo rằng máy tính lượng tử có thể phá vỡ mã hóa tiêu chuẩn đã dẫn đến việc hình thành các giao thức và tiêu chuẩn mã hóa mới. Tuy nhiên, đây không phải là mối đe dọa duy nhất mà máy tính lượng tử có thể gây ra cho ngành công nghiệp blockchain.
Khai thác Bitcoin
Dù thế giới có thể vẫn cách xa hàng thập kỷ mới có một máy tính lượng tử tổng quát có thể vượt qua siêu máy tính trong hầu hết các nhiệm vụ, nhưng hiện đã có những máy có khả năng ưu việt lượng tử trong việc chạy các thuật toán cụ thể để giải quyết các nhiệm vụ chuyên biệt.
Một trong những thuật toán mà hệ thống lượng tử đặc biệt phù hợp là “thuật toán Grover,” và theo lý thuyết, nó có thể được áp dụng trực tiếp vào khai thác blockchain.
Khai thác Bitcoin, ví dụ, dựa trên khái niệm chứng minh công việc, liên quan đến việc giải các câu đố mã hóa. Khi các máy tính và thuật toán khai thác ngày càng hiệu quả trong việc giải các câu đố này, độ khó của chúng tăng lên.
Điều này giúp duy trì blockchain và hoạt động như một phương pháp phân quyền de facto. Nếu ai đó xây dựng được một máy tính đủ nhanh để giải tất cả các vấn đề, thì tất cả các vấn đề trở nên khó khăn hơn.
Theo lý thuyết, giới hạn trên của độ khó mã hóa này — gọi là “mục tiêu” trong ngôn ngữ khai thác — sẽ ở đâu đó trong khoảng 2 mũ 256.
Các định luật vật lý, theo sự hiểu biết của các nhà khoa học, sẽ ngăn cản ngay cả một máy tính lượng tử tổng quát có khả năng chống lỗi thực hiện các phép tính cần thiết để phá vỡ bài toán mã hóa quattuorvigintillion (một số có 78 chữ số).
Satoshi và Khoa Học
Satoshi Nakamoto và những người khác được ghi nhận với sự phát triển của Bitcoin đã dự đoán một tương lai nơi các máy tính sẽ tiếp tục trở nên mạnh mẽ hơn. Họ hiểu rằng điều này đe dọa tính phân quyền của Bitcoin và đã thực hiện một số biện pháp bảo vệ.
Khối Bitcoin “genesis” được khai thác bằng một CPU điển hình từ năm 2008 — một cái gì đó có thể tương đương với Pentium 4. Khối tiếp theo, “khối 1,” được khai thác sau đó sáu ngày. Tuy nhiên, từ đó trở đi, thời gian mục tiêu cho mỗi khối tiếp theo là 10 phút.
Các thợ đào đã chuyển từ CPU sang GPU với một thời gian ngắn sử dụng FPGA trước khi cuối cùng ổn định với tình trạng hiện tại vào quý III năm 2024, là các máy khai thác mạch tích hợp dành riêng cho ứng dụng (ASIC).
Khi CPU là máy tính đa năng và GPU nổi bật trong việc giải quyết các câu đố mã hóa liên quan đến khai thác Bitcoin, các máy ASIC được thiết kế đặc biệt để giải quyết mã hóa SHA-256.
Tuy nhiên, bất chấp những tiến bộ về phần cứng, mạng vẫn cố gắng đảm bảo mỗi khối mất 10 phút để khai thác.
Khai Thác Lượng Tử
Biên giới tiếp theo trong ngành khai thác có thể là các máy khai thác hybrid lượng tử/cổ điển. Tận dụng thuật toán Grover đã đề cập, các thợ đào sử dụng máy tính lượng tử đủ khả năng chống lỗi có thể lý thuyết tăng hiệu quả khai thác lên nhiều lần so với các kỹ thuật hiện tại.
Điều này sẽ không thay đổi thời gian khai thác một khối. Tuy nhiên, nó có thể nâng độ khó lên mức mà phần cứng không phải lượng tử không thể đạt được. Tương tự như việc không thực tế (hoặc không có lợi nhuận) vào năm 2024 để khai thác Bitcoin bằng máy tính PC, các máy khai thác dựa trên lượng tử có thể khiến các ASIC trở nên lỗi thời.
Tuy nhiên, có rất nhiều thách thức cần phải giải quyết trước khi điều đó xảy ra. Đầu tiên trong số đó là việc máy tính lượng tử chưa đủ trưởng thành. Nhưng, như đã đề cập, các thợ đào không cần phải sử dụng một máy tính lượng tử tổng quát đầy đủ.
Một máy khai thác dựa trên thiết bị cổ điển có thể giao tiếp với một chip lượng tử chuyên dụng để thực hiện các chức năng thuật toán cấp cao, từ đó tận dụng các lợi ích của cơ học lượng tử và tính khả thi của máy tính nhị phân.
Cũng có nhiều giải pháp điện toán lượng tử dựa trên đám mây có thể giảm chi phí phát triển một máy tính lượng tử thông qua các giải pháp lượng tử-as-a-service được thiết kế để chạy thuật toán Grover.
