هنگامی که چند سال پیش اخبار مربوط به برتری کوانتومی در نمونه‌برداری بوزون در مطبوعات علمی منتشر شد، سوال اصلی آزمایش‌ها این بود که به نظر نمی‌رسید کاربرد عملی برای کار باطنی وجود داشته باشد.
اکنون تیمی از دانشمندان، از جمله کمک محققان BTQ Technologies در زمینه امنیت کوانتومی، گزارش می دهند که نمونه گیری بوزونی ممکن است به عنوان یک طرح اثبات کار (PoW) برای بلاک چین عمل کند که بر تکنیک های محاسبات کوانتومی برای Concensus Validation استفاده میشود و یک جنبه کلیدی از بسیاری از پروتکل های بلاک چین است
بر اساس این مطالعه که در ArXiv اقرار داده شده است، نویسندگان گزارش می دهند که این سیستم، مزایای متعددی را در مقایسه با روش های سنتی حل معماهای محاسباتی برای Concensus ارائه می دهد. به گفته محققان، الگوریتم‌های کنونی مورد استفاده برای حل این معماها کند هستند و به منابع محاسباتی زیادی برای تکمیل نیاز دارند.
نمونه‌برداری بوزونی یک مسئله تخصصی در محاسبات کوانتومی در نظر گرفته میشود که رفتار فوتون‌ها - ذرات نور - را هنگام عبور از شبکه پیچیده‌ای از عناصر نوری مانند تقسیم‌کننده‌های پرتو و آشکارسازها بررسی می‌کند. در نمونه‌برداری بوزونی، هدف نمونه‌برداری از توزیع خروجی فوتون‌ها پس از تداخل آنها در یک مدار نوری است. شبیه سازی این مسئله نمونه برداری در رایانه های کلاسیک چالش برانگیز است زیرا تعداد نتایج ممکن به طور تصاعدی با تعداد فوتون ها و عناصر نوری درگیر افزایش می یابد.
این کار در درجه اول به عنوان معیاری برای ارزیابی برتری بالقوه رایانه های کوانتومی نسبت به رایانه های کلاسیک در انجام وظایف خاص عمل می کند و بیشتر دانشمندان این کار را برای محاسبات همه منظوره مناسب نمی دانند.
محققان از روش نمونه گیری بوزونی به نام نمونه برداری بوزونی دانه درشت یا CGBS استفاده می کنند. (Coarse Grained Boson Sampling)
در این روش، کاربران در یک شبکه به ورودی های خاصی که تحت تأثیر اطلاعات بلوک فعلی هستند، تکیه می کنند. آنها نتایج خود را با شبکه به اشتراک می گذارند. سپس، استراتژی های CGBS تصمیم گیری می شود. این استراتژی‌ها برای بررسی معتبر بودن نتایج به اشتراک‌گذاشته‌شده و پاداش دادن به استخراج‌کنندگانی که کار را با موفقیت انجام داده‌اند استفاده می‌شوند. با دادن پاداش به ماینرهای صادقی که نتایج دقیق را به اشتراک می گذارند و جریمه کسانی که نتایج نادرست را به اشتراک می گذارند، وضعیت متعادلی ایجاد می شود که همه را به صادق بودن تشویق می کند.
این تیم گزارش می دهد که این رویکرد دو مزیت عمده دارد: به طور قابل توجهی سرعت فرآیند را افزایش می دهد و در مقایسه با استفاده از رایانه های سنتی در مصرف انرژی صرفه جویی می کند.
محققین همچنین نوشته اند: «در حالی که طرح‌های PoW کلاسیک مانند بیت‌کوین به‌طور بدنامی انرژی ناکارآمد هستند، طرح PoW مبتنی بر نمونه‌برداری بوزون، جایگزین بسیار کارآمدتری در هنگام اجرا بر روی سخت‌افزار کوانتومی ارائه می‌دهد. برتری کوانتومی یک اثر ترکیبی دارد: با ورود ماینرهای کوانتومی بیشتر به شبکه، دشواری مسئله برای حفظ زمان استخراج بلوک ثابت افزایش می‌یابد و مشوق مشارکت ماینرهای کوانتومی بیشتر میشود.
به گفته محققان، این تکنیک می تواند بر روی سخت افزار کوانتومی فعلی استفاده شود و مقیاس پذیر است.
لینک مقاله:
https://arxiv.org/pdf/2305.19865.pdf
