Самый маленький биткойн-майнер из возможных
23 декабря 2023 г.Если Биткойн каким-то образом переживет эго мировых правительств, массовый FUD и следующий удар астероида, наши правнуки могут увидеть самый маленький теоретически возможный майнер Биткойн.
Примечание. Эта идея из очень далекого будущего Web 2.5.
Вселенная квантовая
Если вы смотрели какой-либо из фильмов о Человеке-муравье, то вы увидели, насколько мал квантовый мир.
Дело в том, что квантовый мир очень мал.
Если электрон сделать размером с частицу пыли, то дерево станет почти таким же большим, как галактика Млечный Путь.
Как начинающий ученый в области квантовой информатики, я работал с этими крошечными частицами, называемыми электронами, как на классических компьютерах, так и на облачных квантовых компьютерах.
В квантовых компьютерах электроны, движущиеся внутри цепей, называемых джозефсоновскими переходами, могут демонстрировать чрезвычайно впечатляющее поведение, такое как суперпозиция и запутанность. Это дополнительное поведение затем можно использовать для создания квантовых вычислительных схем.
Оказывается, наличие дополнительного поведения делает классические вычислительные схемы подмножеством квантовых вычислительных схем из-за вычислительной сложности.
Проще говоря, теория гласит, что вы можете точно смоделировать любой классический компьютер на квантовом компьютере. Обратное не вполне возможно. Это связано с тем, что такие вещи, как «запутывание», можно аппроксимировать только на классических компьютерах.
Как красочно выразился профессор Мичио Каку: «Язык Вселенной — это язык квантов».
Гамильтониан
Если мы можем смоделировать любой классический компьютер на квантовом компьютере, мы можем смоделировать и любую классическую вычислительную систему (просто большой компьютер, состоящий из объединенных в сеть компьютеров меньшего размера), например Биткойн, на квантовом компьютере.
Но Биткойн — это очень большая, сложная, открытая классическая вычислительная система. Во всяком случае, довольно трудно даже представить себе, как какой-либо физик мог бы попытаться описать все это в нескольких уравнениях.
Однако в физике величина, называемая гамильтонианом, может помочь нам определить энергетический бюджет повторяющегося процесса майнера биткойнов.
Определение. Гамильтониан системы представляет собой математическое выражение общей кинетики и потенциала. энергия, содержащаяся в этой системе.
Не вдаваясь в подробности того, как основное программное обеспечение биткойн-майнера потребляет энергию, его гамильтониан можно просто описать следующим образом:
Гамильтониан биткойн-майнера = энергия, затраченная на добычу блоков (1) + энергия, потраченная на синхронизацию с блокчейном (2).
Насколько малыми могут быть энергии в (1) и (2)?
Если предположить, что SHA256 останется привязанным к Биткойну на протяжении всех этих столетий, будь прокляты угрозы со стороны алгоритма факторинга Шора, тогда все, что нам нужно сделать, — это подсчитать минимальное количество символов ASCII, которые необходимо полностью перетасовать в процессе майнинга. Это число и даст нам наш гамильтониан.
Это отличное видео Кена Ширриффа о майнинге биткойнов с помощью карандаша и бумаги даст нам хорошее представление о том, с чем мы имеем дело. с. Посмотрите видео и посчитайте вместе со мной каждый бит, который он записывает, стирает или считает.
Вы заметите, что он:
1. Записывает 96 бит +
2. подсчитывается большинство (сложение трех битов по схеме XOR), чтобы получить 32 бита +
- (игнорировать преобразование обратно в шестнадцатеричный формат)
4. сдвинутый (форма счета) 96 бит +
5. Сложение XOR трех сдвинутых битов для получения 24 бит +
6. Запишите 96 бит +
7. Выбор (сравнить два бита + записать выбранный) = 64 бита +
8. сдвинуто на 96 бит +
9. Добавление XOR для получения 32 бит +
10. добавьте пять 8-значных шестнадцатеричных чисел, которые представляют собой сложение XOR (с переносом) пяти 32-битных чисел, чтобы получить 32 бита + 32 бита переноса (теоретический верхний предел) = 64 бита +
11. повторение шага 10 выше для трех 8-значных шестнадцатеричных чисел = 64 бита +
12. новое значение E = 64 бита
Всего изменено бит (требуется кинетическая энергия) = 728
Биты, хранящиеся по пути (требуют потенциальной энергии) = 1112, включая биты для сложения XOR. Посмотрите на изображение ниже, чтобы проверить мои математические расчеты (не забудьте преобразовать все шестнадцатеричные значения в двоичные).
Минимальная энергия для добычи блока биткойнов
1840 бит были записаны и сохранены Кеном Ширрифом, и это правда, что его рука — не самый эффективный майнер биткойнов.
Его 1840 бит — это всего лишь 0,67 хеша. Для майнинга блока Биткойн потребуется гораздо больше, и, как сообщает блог Кена просветляет нас, мы могли бы добыть блок всего за 128 раундов полного процесса хеширования SHA256. То есть; (128*1840/0,67), что дает нам 351 522 бита.
Это для процесса майнинга — часть (1) гамильтониана. Но давайте покончим с этим. В конце концов, он хорошо синхронизирован с постоянной длительностью 10 минут и, таким образом, является той частью, которая будет меньше всего меняться на нижнем пределе.
Предел Ландауэра
Это относится к минимальной энергии, необходимой для изменения одного бита информации, будь то стирание бита или запись нового.
«При комнатной температуре предел Ландауэра представляет собой энергию примерно 0,018 эВ (2,9×10−21 Дж)» – Источник
Итак, 351 552 бита = 1,019×10^−15 Дж
Теперь мы можем, наконец, спросить, гамильтониан какой частицы близок к 1,019×10^−15 Дж.
Это потребует некоторых вопросов, но речь идет только об энергии 1 миллиона молекул глюкозы.
Для сравнения: одна батарейка типа ААА от Game Boy могла бы питать 1 миллиард таких майнеров.
Заключение
Майнеры биткойнов могут перейти на атомарное использование до того, как достигнут предел сокращения.
Но перед этим мы доказали, что существует большая вероятность того, что однажды мы будем добывать биткойны на наших смартфонах.
Это правда, что сказал Фейнман: внизу много места.
Оригинал