Quanten-Miner würden „massive“ Energieeinsparungen für die Blockchain bringen: Studie

Ein Wissenschaftlerpaar der School of Computing der University of Kent im Vereinigten Königreich führte kürzlich eine Studie durch, in der die Energieverbrauchsraten aktueller ASIC-basierter Miner mit vorgeschlagenen quantenbasierten Lösungen verglichen wurden.

Laut dem vorab veröffentlichten Forschungspapier des Teams übertrafen die Systeme, die Quantencomputer nutzen, nachweislich die Energieeffizienz von Standard-Mining-Rigs:

„Wir zeigen, dass der Übergang zum quantenbasierten Bergbau – relativ konservativen Schätzungen zufolge – zu einer Energieeinsparung von etwa 126.7 TWH führen könnte, oder anders ausgedrückt, dem Gesamtenergieverbrauch Schwedens im Jahr 2020.“

Allein der Bitcoin-Mining-Betrieb verbraucht laut dem Papier jährlich mehr als 150 Terawattstunden (Stand: Mai 2022), was die potenziellen Auswirkungen der vorgeschlagenen quantenbasierten Systeme relativiert.

Die Schlussfolgerungen des Paares basierten auf Experimenten, in denen drei verschiedene Quanten-Mining-Systeme mit einem Antminer S19 XP ASIC-Miner verglichen wurden.

Die Quanten-Mining-Geräte wurden in ein System mit einer einzigen Fehlertoleranzebene, ein weiteres mit zwei Fehlertoleranzebenen und eines ohne spezielle Fehlerkorrekturfunktionen aufgeteilt.

Wie die Forscher betonen, ist Blockchain-Mining einer der wenigen Bereiche des Quantencomputings, in dem Fehlerkorrektur keine so große Rolle spielt. Bei den meisten Quantenfunktionen erzeugen Fehler Rauschen, das die Fähigkeit eines Computersystems, genaue Berechnungen durchzuführen, funktionell einschränkt.

Beim Blockchain-Mining sind die Erfolgsquoten mit modernen klassischen Systemen allerdings noch relativ gering. In der Forschungsarbeit heißt es: „Ein klassischer Bitcoin-Miner ist mit einer Erfolgsquote von nur etwa 0.000070 % profitabel.“

Die Forscher stellen außerdem fest, dass quantenbasierte Systeme im Gegensatz zu klassischen Systemen im Laufe der Zeit tatsächlich verfeinert werden können, um Genauigkeit und Effizienz zu erhöhen.

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Obwohl man davon ausgeht, dass die Quantencomputing-Technologie noch in den Kinderschuhen steckt, erfordert das sehr spezifische Problem des Blockchain-Mining keine umfassende Quantencomputing-Lösung. Wie die Forscher es ausdrücken: „Ein Quanten-Miner ist kein skalierbarer, universeller Quantencomputer und muss es auch nicht sein.“ Ein Quantenminer muss nur eine einzige Aufgabe ausführen.“

Letztendlich kommen die Forscher zu dem Schluss, dass es möglich sein sollte, Miner mit vorhandenen Quantentechnologien zu bauen, die einen Quantenvorteil gegenüber klassischen Computern aufweisen.

Trotz der potenziellen Energieeinsparungen ist zu erwähnen, dass sich die Forscher auf eine Art Quantencomputersystem konzentrierten, das als „Noisy Intermediate-Scale Quantum“ (NISQ)-System bezeichnet wird.

Dem Preprint-Papier zufolge sollten Quanten-Miner „massive“ Energieeinsparungen bei einer Größe von etwa 512 Quantenbits oder „Qubits“ zeigen – ein Begriff, der in gewisser Weise mit klassischen Rechenbits vergleichbar ist.

Typischerweise arbeiten NISQ-Systeme jedoch nur mit etwa 50–100 Qubits, obwohl es offenbar keinen Industriestandard gibt.

Während die Energieeinsparungen machbar sein könnten, waren die Kosten für den Aufbau und die Wartung eines Quantencomputersystems im 512-Qubit-Bereich traditionell für die meisten Unternehmen unerschwinglich.

Nur D-Wave und IBM bieten kundenorientierte Systeme im gleichen Bereich an (D-Waves D2 ist ein 512-Qubit-Prozessor und IBMs Osprey wiegt 433), aber ihre Architekturen unterscheiden sich so stark, dass Vergleiche zwischen ihren Qubit-Anzahlen scheinbar unmöglich sind bedeutungslos.