A corrida pelo hardware de mineração de Bitcoin pode estar prestes a entrar em sua própria era atômica à medida que o setor de computação quântica amadurece.

Embora os computadores quânticos de hoje sejam amplamente experimentais, os recentes avanços na tecnologia de chips quânticos e nas funções híbridas de inteligência artificial impulsionaram o campo mais rapidamente do que muitos cientistas previram.

Uma das maiores preocupações na indústria é o desenvolvimento de soluções de criptografia à prova de quantum. O medo de que computadores quânticos quebrem a criptografia padrão levou ao surgimento de novos protocolos e padrões de criptografia. No entanto, essa não é a única ameaça potencial em nível catastrófico que os computadores quânticos representam para a indústria blockchain.

Mineração de Bitcoin

O mundo ainda pode estar a décadas de distância de um computador quântico geral capaz de superar supercomputadores na maioria das tarefas, mas já existem máquinas capazes de alcançar a supremacia quântica na execução de algoritmos específicos para resolver tarefas dedicadas.

Um dos algoritmos em que os sistemas quânticos são feitos para se destacar é chamado de "algoritmo de Grover" e, teoricamente, ele poderia ser aplicado diretamente à mineração de blockchain.

A mineração de Bitcoin (BTC), por exemplo, é baseada em um conceito de proof-of-work que envolve a resolução de quebra-cabeças criptográficos. À medida que computadores e algoritmos de mineração se tornam mais eficientes na resolução desses quebra-cabeças, a dificuldade deles aumenta.

Isso ajuda a manter a blockchain e funciona como um método de descentralização de fato. Se alguém construir um computador rápido o suficiente para resolver todos os problemas, então todos os problemas se tornam mais difíceis.

Teoricamente, o limite superior dessa dificuldade criptográfica — chamado de "target" na linguagem da mineração — estaria em algum lugar na ordem de 2 elevado à potência de 256.

As leis da física, conforme os cientistas as entendem, impediriam até mesmo um computador quântico universal tolerante a falhas de realizar os cálculos necessários para quebrar esse problema de criptografia de quattuorvigintillion (um número de 78 dígitos).

Satoshi e a ciência

Satoshi Nakamoto e outros envolvidos no desenvolvimento do Bitcoin previram um futuro em que os computadores continuariam a se tornar mais poderosos. Eles entenderam que isso ameaçava a natureza descentralizada do Bitcoin e implementaram algumas proteções.

O bloco “gênese” do Bitcoin foi minerado usando uma CPU típica da era de 2008 — algo provavelmente equivalente a um Pentium 4. O próximo bloco, “bloco 1”, foi minerado seis dias depois. A partir desse ponto, no entanto, o tempo estimado para cada bloco subsequente passou a ser de 10 minutos.

Os mineradores passaram de CPUs para GPUs, com uma breve incursão em FPGAs, antes de finalmente se estabelecerem no status quo a partir do 3º trimestre de 2024: mineradores de circuitos integrados de aplicação específica (ASIC).

Enquanto as CPUs eram processadores de uso geral, e as GPUs se destacavam no processamento específico necessário para resolver os quebra-cabeças criptográficos associados à mineração de Bitcoin, as plataformas ASIC são construídas especificamente para a tarefa de resolver a criptografia SHA-256.

No entanto, apesar dos avanços no hardware, a rede ainda tenta garantir que cada bloco leve 10 minutos para ser minerado.

Mineração quântica

A próxima fronteira na indústria de mineração pode ser as plataformas híbridas quânticas/clássicas. Aproveitando o algoritmo de Grover mencionado anteriormente, mineradores que utilizem um computador quântico suficientemente tolerante a falhas poderiam, teoricamente, aumentar a eficiência da mineração em relação às técnicas atuais de forma quadrática.

Isso não alteraria o tempo necessário para minerar um bloco. No entanto, poderia elevar a dificuldade além da capacidade do hardware não quântico. Assim como não seria viável (ou lucrativo) em 2024 minerar Bitcoin usando um PC, mineradores baseados em quantum poderiam tornar os ASICs obsoletos.

Existem inúmeros desafios que precisariam ser resolvidos antes que isso aconteça. O principal deles seria o fato de que os computadores quânticos ainda não são maduros o suficiente. Mas, como mencionado acima, os mineradores não precisariam usar um computador quântico universal completo.

Uma plataforma de mineração construída com equipamentos clássicos poderia se conectar a um chip quântico dedicado para realizar funções algorítmicas de alto nível, colhendo assim os benefícios da mecânica quântica e a viabilidade dos computadores binários.

Também existem inúmeras soluções de computação quântica baseadas em nuvem que poderiam reduzir o custo de desenvolvimento de um computador quântico por meio de soluções de quantum-como-serviço, projetadas para executar o algoritmo de Grover.