Alors que le monde entier est aux prises avec les conséquences environnementales de la technologie blockchain, la promesse de l’informatique quantique en tant que solution viable et énergétiquement plus efficace commence à se dessiner. Cette nouvelle technologie pourrait radicalement modifier le paysage du minage de cryptomonnaies en optimisant le processus de consensus Proof of Work (PoW) grâce à l’échantillonnage quantique.
Le processus de validation des transactions le plus utilisé actuellement dans le réseau blockchain est connu sous le nom de consensus Proof of Work. Il est à la fois une source de sécurité et un goulot d’étranglement énergétique. Les mineurs de cryptomonnaies (des ordinateurs en somme) doivent résoudre des casse-têtes cryptographiques complexes pour valider les transactions et ajouter de nouveaux blocs à la chaîne. Cela nécessite une grande quantité d’énergie, ce qui a soulevé des préoccupations environnementales significatives.
En effet, les opérations de minage de Bitcoin par exemple consomment à elles seules plus de 150 térawattheures par an, soit plus que la consommation totale d’énergie d’un pays comme la Suède. Cependant, une révolution pourrait être en marche. Des chercheurs internationaux, notamment de l’Université de Kent au Royaume-Uni, de la Macquarie University en Australie et de la société technologique BTQ, ont mené des études comparant la consommation énergétique des mineurs ASIC actuels à celle de solutions basées sur la technologie quantique.
Leurs conclusions sont sans appel : les systèmes utilisant l’informatique quantique surpassent largement les installations de minage classiques en matière d’efficacité énergétique.
L’informatique quantique à la rescousse
Selon les estimations des experts, le passage à un minage basé sur la technologie quantique pourrait permettre une économie d’énergie de l’ordre de 126,7 TWh, soit l’équivalent de la consommation totale d’énergie de la Suède en 2020.
Les chercheurs de l’Université de Kent ont comparé le coût énergétique d’un processeur de minage bitcoin couramment utilisé avec le coût estimé de l’utilisation de trois ordinateurs quantiques différents. Deux étaient des machines hypothétiques capables de corriger les erreurs à des degrés divers et l’autre était un appareil actuel sujet aux erreurs. Ils ont exécuté une forme de ce qu’on appelle l’algorithme de Grover pour effectuer le minage.
L’algorithme de Grover, proposé par Lov Grover en 1996, est un algorithme quantique pour la recherche non structurée. En termes simples, si vous avez une liste non triée d’éléments et que vous cherchez un élément particulier, un ordinateur classique devrait parcourir en moyenne la moitié des éléments pour le trouver.
En revanche, l’algorithme de Grover peut trouver l’élément en un temps proportionnel à la racine carrée du nombre d’éléments, ce qui est nettement plus rapide pour les grandes listes. Cela pourrait non seulement accélérer le processus de minage, mais aussi le rendre beaucoup moins énergivore.
La révolution du minage quantique
Cette technologie exploite donc les propriétés uniques de la physique quantique pour effectuer des calculs à une vitesse et une efficacité inimaginables avec l’informatique classique. Cela repose sur l’échantillonnage quantique, une méthode potentiellement plus efficace pour résoudre le consensus PoW.
Elle tire parti des superpositions quantiques pour générer un ensemble de solutions possibles, simultanément, à un problème donné. Les ordinateurs classiques en sont incapables. Gavin Brennen de l’Université Macquarie de Sydney, et son équipe ont proposé d’utiliser un échantillonneur de bosons pour créer ce nouveau réseau de minage de cryptomonnaies.
Il faut savoir que les bosons peuvent partager le même état quantique. L’échantillonnage de bosons est un processus visant à générer et mesurer des états de plusieurs bosons, généralement des photons, pour produire une sortie probabiliste. Dans le contexte du consensus PoW, cette approche pourrait permettre de trouver plus rapidement la solution au casse-tête cryptographique que doit résoudre un mineur. Par conséquent, l’énergie nécessaire au minage serait considérablement réduite.
Au-delà de l’économie d’énergie, l’informatique quantique pourrait également avoir un impact significatif sur l’ensemble de l’écosystème de la blockchain. En accélérant le processus de minage, les ordinateurs quantiques augmenteraient la capacité de traitement des transactions de la blockchain. Une plus grande adoption et une utilisation plus répandue de la blockchain et des cryptomonnaies en découleraient.
Un avenir quantique pour la blockchain ?
Cependant, malgré son potentiel, le minage quantique n’est pas encore une réalité. L’informatique quantique en est encore à ses débuts et des obstacles technologiques importants doivent être surmontés avant que cette technologie puisse être largement adoptée.
En effet, les chercheurs ont concentré leurs études sur un type de système informatique quantique appelé « système quantique intermédiaire bruyant » (NISQ). Selon eux, les mineurs quantiques devraient démontrer des économies d’énergie « massives » avec une taille d’environ 512 bits quantiques, ou qubits. Cependant, les systèmes NISQ ne fonctionnent généralement qu’avec environ 50 à 100 qubits, et il n’y a pas de standard industriel.
Sans compter que les coûts de fabrication et de maintenance d’un tel système informatique quantique sont prohibitifs. Seuls D-Wave et IBM offrent des systèmes orientés client dans la même gamme (le D2 de D-Wave est un processeur de 512 qubits, et l’Osprey d’IBM de 433), mais leurs architectures diffèrent tellement que les comparaisons entre leurs nombres de qubits sont ostensiblement insignifiantes.
Par ailleurs, l’arrivée de l’informatique quantique soulève également des questions de sécurité. La capacité des ordinateurs quantiques à casser les codes cryptographiques actuels pourrait poser des défis importants en matière de protection des données et de sécurité des transactions.
Alors que l’informatique quantique offre une voie prometteuse pour résoudre le problème de la consommation énergétique dans la blockchain, son application reste encore théorique. De nombreuses recherches sont encore nécessaires pour surmonter les défis technologiques et de sécurité liés à son utilisation.
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