D-Wave Quantum Inc. представила архітектуру квантового блокчейну, яка має на меті підвищення безпеки, масштабованості та ефективності в технології розподіленого реєстру. Деталі викладені у нещодавно опублікованій дослідницькій роботі під назвою "Блокчейн з доказом квантової роботи", де ця інноваційна структура замінює класичні механізми доказу роботи (PoW) на квантово-природну модель верифікації, реалізовану на квантових процесорах від D-Wave. Новий алгоритм "Доказ Квантової Роботи" (PoQW) дозволяє генерувати і верифікувати блокчейн-хеші виключно на квантовому апаратному забезпеченні, тим самим усуваючи залежність від енергетично витратного класичного процесу видобутку. У визначальному демонстраційному експерименті D-Wave успішно реалізувала цю архітектуру квантового блокчейну на чотирьох квантових комп'ютерах в хмарі, розташованих у Канаді та США, забезпечивши синхронізацію верифікації блокчейну на різних поколіннях апаратного забезпечення. Підхід PoQW використовує програмовані моделі спінового скла, категорію складних оптимізаційних задач, які квантові відпікери вирішують шляхом знаходження низькоенергетичних станів в гамільтоніані моделі Ізінга. У межах цієї блокчейн структури, дані транзакцій відображаються на квантовий стан системи, дозволяючи відпікеру визначити оптимальну конфігурацію, що ефективно обчислює хеш, згенерований квантово. На відміну від класичних методів криптографічного хешування (таких як SHA-256), ця хешуюча техніка виникає природно з квантових коливань, що ускладнює її повторення за допомогою класичного апаратного забезпечення. Успішна взаємна верифікація хешів на чотирьох розосереджених квантових процесорах продемонструвала потенціал для масштабованого, квантово-захищеного консенсусу блокчейну. Одним із важливих висновків цього дослідження є очікуване зменшення споживання енергії у 1, 000 разів у порівнянні з традиційними блокчейнами на основі PoW.

Щорічне споживання енергії Bitcoin оцінюється як таке, що порівняне з загальним споживанням такої країни, як Польща, тоді як квантове хешування вимагає лише невелику частину цієї енергії. На відміну від традиційного видобутку на основі ASIC та GPU, який штучно підвищує складність обчислень, квантове хешування функціонує на властивих фізичних межах апаратного забезпечення, усуваючи тим самим марні цикли. Хоча криптовалюти, засновані на PoW, наразі домінують на арені блокчейну, результати дослідження вказують на те, що архітектури квантового блокчейну можуть стати стійкою альтернативою для децентралізованих мереж, які вимагають високої безпеки та обчислювальної цілісності. Окрім підвищеної енергетичної ефективності, модель квантового блокчейну пропонує переваги в безпеці постачальних ланцюгів, децентралізованій верифікації особи та управлінні цифровими активами. Традиційні блокчейни залежать від детермінованого криптографічного хешування, яке залишається уразливим для довгострокових квантових загроз. Модель PoQW гарантує, що записи блокчейну походять від квантових обчислень, вводячи квантово-верифіковану випадковість, що зміцнює автентифікацію транзакцій і підвищує стійкість до підробки. Це призводить до прискорення часу розрахунків транзакцій для фінансових мереж з високою вартістю, більш надійних аудиторських перевірок постачальних ланцюгів та покращення верифікації, що зберігає конфіденційність, в системах управління ідентифікацією. Квантові процесори від D-Wave, використані в цьому дослідженні блокчейну, наразі доступні через сервіс Leap™ для квантових обчислень у реальному часі. Компанія має намір подальше вдосконалювати цю технологію та співпрацювати з партнерами для дослідження комерційних застосувань. Успішна взаємна верифікація квантових хешів на декількох одиницях квантової обробки (QPUs) є важливим кроком у напрямку гібридних квантово-класичних систем розподіленої довіри, що обіцяє реальні можливості для впровадження. Для отримання додаткової інформації відвідайте оригінальне оголошення тут, дослідження тут, прочитайте документ тут і отримайте PDF-роз'яснення блокчейну тут. 21 березня 2025 року