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Neuer Blockchain-Algorithmus von D-Wave

Quantencomputer machen Bitcoin-Schürfen billiger

24. März 2025, 7:07 Uhr | Heinz Arnold

Mit Hilfe der neuen Blockchain-Architektur, die die Hash-Generierung mit Hilfe von Annealing-Quantencomputern durchführt, will D-Wave den Energieaufwand für Kryptowährungen wie Bitcoin um den Faktor 1000 reduzieren.

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In dem jetzt in Science publizierten Artikel »Blockchain with Proof of Quantum Work« zeigen die Ingenieure von D-Wave, dass es gelungen ist, über Quantenalgorithmen Blockchain-Hashes zu generieren. Diese Berechnungen bilden beispielsweise die Grundlage für das Schürfen von Bitcoins, das heute auf herkömmlichen Supercomputern rund um die Welt durchgeführt wird und einen erheblichen Energiebetrag kostet. Die Blockchain-Technik wird aber nicht nur für Kryptowährungen und in der Finanzwelt verwendet, sondern kommt in vielen weiteren Branchen zum Einsatz, darunter im Lieferkettenmanagement, im Gesundheitswesen und in der Identitätsüberprüfung.

D-Wave hat nun die Blockchain-Berechnung auf die eigenen Annealing-Quantencomputer übertragen. Mit Hilfe des neu entwickelten »Proof of Quantum«-Algorithmus konnten vier in Nordamerika verteilte Annealing-Quantencomputer vernetzt – und erstmals verteiltes Quantencomputing durchgeführt werden.

Das ist deshalb interessant, weil heutige Quantencomputer vor einem Problem stehen: Auf den aktuellen Quantum Processing Units (QPUs) lassen sich nur relativ wenige Qubits integrieren – zu wenige, um damit wirklich sinnvolle Aufgaben aus der realen Welt durchführen zu können. Der Ausweg besteht nach Ansicht vieler Experten darin, mehrere Quantencomputer zu vernetzen, die dann wie ein einziger Quantencomputer mit sehr vielen Qubits rechnen könnten. Mit diesem »Distributed Quantencomputing« könnten also die heutigen Limitationen überwunden werden.

»Erstmals eröffnet D-Wave über die neue Quanten-Blockchain-Architektur Unternehmen die Möglichkeit, das Quantencomputing auf breiter Basis einsetzen zu können«, sagt Dr. Alan Baratz, CEO von D-Wave. D-Wave will die Entwicklung über die Zusammenarbeit mit Partnern weiter vorantreiben, um Produkte auf Basis der neuen Blockchain-Architektur auf den Markt zu bringen.

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Im Science-Artikel »Blockchain with Proof of Quantum Work« legen die Ingenieure von D-Wave dar, wie sich traditionelle Blockchain-Architekturen erweitern lassen, so dass sie auf den eigenen Annealing-Quantencomputern arbeiten können, wodurch sich sowohl ihre Sicherheit als auch ihre Effizienz verbessern. Die Wissenschaftler zeigten dies am Beispiel von vier Cloud-basierten Quantencomputern von D-Wave an drei Standorten in den USA und einem Standort in Kanada.

Die Blockchain-Stromkosten sinken um den Faktor 1000

Blockchains basieren auf Hashing, einer mathematischen Funktion, die wie ein digitaler Fingerabdruck wirkt. Hashing wird zur Verschlüsselung von Transaktionen verwendet, und sogenannte »Proof-of-Work«-Algorithmen validieren diese Transaktionen. Klassische Computer, die derzeit für Hashing und Proof of Work verwendet werden, verbrauchen erhebliche Mengen an Strom. Schätzungen zufolge ist der jährliche Stromverbrauch von Bitcoin – nur eine Anwendung von Blockchain – vergleichbar mit dem Stromverbrauch des gesamten Landes Polen. Die Forschungsergebnisse von D-Wave zeigen, dass die Verwendung von Quantencomputern für Hashing und Proof of Work nur einen Bruchteil des Stromverbrauchs klassischer Ressourcen erfordern und die Stromkosten bis zu einem Faktor von 1.000 senken könnte.

Die Hashes hat allein der Quantencomputer erzeugt, klassische Computer waren daran nicht beteiligt. »Obwohl wir zwei Generationen von D-Wave-Quantencomputern mit unterschiedlichen Architekturen verwendet haben, konnten sich die Ergebnisse der Systeme gegenseitig validieren und den stabilen Betrieb der Blockchain für Tausende von Transaktionsblöcken ermöglichen. Wir glauben, dass dieser Ansatz den Energieverbrauch deutlich reduzieren und die Sicherheit erhöhen könnte«, erklärt Dr. Mohammad Amin, Chefwissenschaftler von D-Wave.

Die Annealing-Quantencomputer, mit denen D-Wave kürzlich die Quantenüberlegenheit demonstriert hat, sowie diese neue Blockchain-Forschung stehen den Kunden bereits heute über den D-Wave »Leap«-Echtzeit-Quanten-Cloud-Service zur Verfügung.