A Microsoft e a Atom Computing, uma empresa de tecnologia sediada na Califórnia, anunciaram recentemente um avanço na computação quântica que pode abrir caminho para uma transformação no modelo de prova de trabalho no mundo da mineração blockchain.

Cientistas e engenheiros das duas empresas desenvolveram um sistema de computação quântica composto por 24 qubits lógicos emaranhados produzidos com apenas 80 qubits físicos — um feito que estabelece um novo recorde para o maior número de qubits lógicos emaranhados alcançados utilizando técnicas de correção de erros.

A importância deste avanço científico está na eficiência alcançada pelas equipes. Estimativas anteriores indicavam que seriam necessários milhares de qubits físicos trabalhando em conjunto para produzir um único qubit lógico.

Ao emaranhar 24 qubits lógicos com apenas 80 qubits no total, o referencial sobre a escalabilidade desses sistemas e o prazo para que empresas como Microsoft e Atom Computing possam ampliá-los mudou significativamente.

Prova de Trabalho

Analistas há muito alertam que computadores quânticos poderiam, um dia, oferecer uma vantagem significativa ao quebrar certas medidas de segurança de dados clássicas.

Uma dessas medidas, a criptografia SHA-256, serve como o quebra-cabeça que mineradores de determinadas redes blockchain, como o Bitcoin, precisam resolver para demonstrar a prova de trabalho (PoW).

Os mineradores mais avançados competem para encontrar o hash do cabeçalho de um bloco. Para resolver o quebra-cabeça, essencialmente, precisam adivinhar o hash que atende a um alvo definido pela dificuldade da rede.

Essa dificuldade é ajustada a cada 2.016 blocos para garantir que novos blocos sejam adicionados ao blockchain aproximadamente a cada 10 minutos. Como resultado, tem se tornado cada vez mais difícil para mineradores clássicos resolverem o problema.

Algoritmo de Grover

Uma técnica teórica de mineração de dados chamada “Algoritmo de Grover” poderia ser o golpe final na mineração blockchain clássica.

O Algoritmo de Grover, que oferece um aumento quadrático na velocidade em comparação com buscas clássicas por força bruta, já foi comprovado em experimentos de pequena escala. No entanto, sua aplicação em problemas de grande escala, como quebrar o SHA-256, permanece teórica, pois o hardware quântico necessário ainda não foi desenvolvido.

Especificamente, em relação ao SHA-256, o Algoritmo de Grover exigiria um computador quântico com centenas ou milhares de qubits lógicos corrigidos para funcionar suficientemente bem para quebrar algoritmos de criptografia clássicos.

Aceleração Quântica

Embora uma extrapolação matemática inicial mostre que o Algoritmo de Grover poderia reduzir a complexidade do SHA-256 para aproximadamente metade do esforço clássico, a vantagem contraintuitiva fornecida pela mecânica quântica — sob a forma de superposição e interferência — adiciona ainda mais potencial para aceleração. Eventualmente, uma análise de custo-benefício poderia favorecer o investimento em sistemas quânticos em vez de plataformas clássicas de mineração.

Com base na extrapolação matemática mencionada, cerca de 3.000 qubits lógicos poderiam permitir que plataformas de mineração quântica, baseadas em arquiteturas como o sistema recentemente apresentado pela Microsoft e Atom Computing, superassem os pools clássicos de mineração para vencer blocos em escala.

Apesar dos avanços recentes, ainda não está claro quando tais sistemas serão viáveis. Analistas geralmente indicam um período entre 10 e 50 anos para que a computação quântica corrigida de erros ultrapasse suas limitações atuais. Contudo, essas previsões não são científicas, e não há consenso entre os físicos sobre quando os próximos marcos serão alcançados.

No entanto, a pesquisa recentemente publicada pela Microsoft e Atom Computing pode servir para acelerar significativamente esse progresso.

De acordo com o site da Atom Computing, as duas empresas pretendem lançar um computador quântico de 1.000 qubits no mercado em 2025.