Quantencomputer machen Bitcoin-Schürfen 1000-mal effizienter
(Bild: Nataliya Dryha / Shutterstock.com)
Bitcoin-Mining verschlingt mehr Strom als ganze Länder. Doch Forscher haben jetzt mit "Quantum Proof of Work" eine Lösung gefunden.
Das Schürfen von Bitcoins und anderen Kryptowährungen ist ein energieintensiver Prozess. Schätzungen zufolge verbraucht das Bitcoin-Netzwerk jährlich mehr Strom als ganze Länder wie Polen. Doch eine neue Studie zeigt jetzt, wie Quantencomputer den Stromhunger des Bitcoin-Minings drastisch reduzieren könnten.
Warum ist Bitcoin-Mining so energieintensiv?
Um die Bedeutung dieser Entwicklung zu verstehen, muss man zunächst wissen, wie Bitcoin funktioniert. Bitcoin basiert auf der Blockchain-Technologie.
Eine Blockchain ist eine Art digitales Hauptbuch, das alle Bitcoin-Transaktionen aufzeichnet. Um Betrug zu verhindern, müssen sogenannte Bitcoin-Miner komplexe mathematische Rätsel lösen, um Transaktionen zu validieren und neue Blöcke zur Blockchain hinzuzufügen.
Dieser Prozess wird "Proof of Work" genannt und erfordert enorme Rechenleistung, was zu einem sehr hohen Stromverbrauch führt.
Quantencomputer als Lösung
Doch Forscher des US-Unternehmens D-Wave haben nun einen Weg gefunden, dieses Problem mit Quantencomputern zu lösen. In ihrer Studie "Blockchain with proof of quantum work" beschreiben sie ein neues Konzept namens "Quantum Proof of Work" (PoQ). Bei PoQ übernehmen Quantencomputer die energieintensive Arbeit des Bitcoin-Minings.
Der Clou: Quantencomputer können bestimmte Aufgaben viel schneller und effizienter erledigen als herkömmliche Computer. Sie nutzen dazu die Prinzipien der Quantenmechanik, die es ihnen ermöglichen, viele Berechnungen parallel durchzuführen.
Für manche Probleme haben Quantencomputer eine sogenannte "Quantenüberlegenheit" – sie sind klassischen Computern haushoch überlegen. Sie übertreffen die leistungsstärksten herkömmlichen Supercomputer teils um den Faktor 10^15.
Wie Quantum Proof of Work funktioniert
Bei PoQ müssen Bitcoin-Miner eine Art "Quantenarbeit" leisten, die nur mit Quantencomputern möglich ist. Sie nutzen die Quantenüberlegenheit, um einen speziellen "Quantum Hash" zu erzeugen – eine Art digitaler Fingerabdruck, der als Beweis für die geleistete Arbeit dient.
Das Besondere daran: Der Prozess ist probabilistisch, basiert also auf Wahrscheinlichkeiten. Das bedeutet, das Ergebnis ist nicht immer exakt gleich, aber dennoch sicher und zuverlässig. Spezielle Techniken gleichen mögliche Fehler aus und stellen sicher, dass die Bitcoin-Blockchain stabil bleibt.
Die Zukunft des verteilten Quantencomputings
Die Forscher haben ihr PoQ-System mit vier über Nordamerika verteilten D-Wave-Quantencomputern getestet. Die Ergebnisse sind beeindruckend: PoQ könnte den Energieverbrauch des Bitcoin-Minings um einen Faktor von bis zu 1.000 reduzieren.
Ein weiterer spannender Aspekt der Studie ist der verteilte Einsatz von Quantencomputern. Die Forscher haben gezeigt, dass mehrere Quantencomputer an verschiedenen Orten zusammenarbeiten können, um die Bitcoin-Blockchain zu betreiben. Dieses "Distributed Quantum Computing" ermöglicht es, die kombinierte Rechenleistung mehrerer Quantensysteme zu nutzen und so noch komplexere Probleme zu lösen.
Mohammad Amin, Chefwissenschaftler von D-Wave, erklärt:
Dies ist das erste Mal, dass eine Blockchain erfolgreich in einem verteilten Netzwerk von vier Quantencomputern in zwei Ländern betrieben wurde. Obwohl die Systeme zwei Generationen von D-Wave-Annealing-Quantencomputern mit unterschiedlichen Architekturen und Fertigungsstapeln umfassten, konnten die Ergebnisse der Systeme gegenseitig validiert werden und einen stabilen Blockchain-Betrieb für Tausende von Transaktionsblöcken ermöglichen. Wir glauben, dass dieser Ansatz den Energieverbrauch erheblich senken und die Sicherheit erhöhen könnte.