사토시 vs 물리학: 양자 비트코인 채굴자가 ASIC을 무용지물로 만들 수 있는 방법

비트코인 채굴 하드웨어 경쟁이 양자 컴퓨팅 분야가 성숙함에 따라 원자 시대에 해당하는 시점에 접어들 준비를 하고 있을 수 있습니다.

현재의 양자 컴퓨터는 대부분 실험적이지만, 최근 양자 칩 기술과 하이브리드 AI 기능의 발전이 이 분야를 많은 과학자들이 예측한 것보다 빠르게 진전시켰습니다.

업계에서 가장 큰 우려 중 하나는 양자 내성 암호화 솔루션을 개발하는 것입니다. 양자 컴퓨터가 기존 암호화를 풀어낼 것이라는 두려움은 새로운 프로토콜과 암호화 표준의 도입으로 이어졌습니다. 그러나 이것이 블록체인 산업에 양자 컴퓨터가 제기하는 유일한 재앙 수준의 잠재적 위협은 아닙니다.

비트코인 채굴

일반적인 작업에서 슈퍼컴퓨터를 능가할 수 있는 범용 양자 컴퓨터는 아직 몇십 년 후에나 나올 수 있지만, 특정 알고리즘을 실행하여 전용 작업을 해결하는 데 있어 양자 우위를 달성할 수 있는 기계들이 이미 등장하고 있습니다.

양자 시스템이 뛰어나도록 설계된 알고리즘 중 하나는 "그로버 알고리즘(Grover’s algorithm)"이라고 불리며, 이론적으로 블록체인 채굴에 직접 적용될 수 있습니다.

예를 들어, 비트코인 채굴은 암호화 퍼즐을 해결하는 "작업 증명(proof-of-work)" 개념에 기반합니다. 컴퓨터와 채굴 알고리즘이 이러한 퍼즐을 해결하는 데 더 효율적이 될수록, 퍼즐의 난이도는 증가합니다.

이것은 블록체인을 유지하는 데 도움이 되며, 사실상의 탈중앙화 방법으로 작용합니다. 만약 누군가 모든 문제를 빠르게 해결할 수 있는 컴퓨터를 만든다면, 모든 문제의 난이도는 더 어려워지게 됩니다.

이론적으로, 채굴 용어로 "타겟(target)"이라고 불리는 이 암호화 난이도의 상한선은 2의 256제곱 정도가 될 것입니다.

과학자들이 이해하는 물리 법칙에 따르면, 결함 허용이 가능한 범용 양자 컴퓨터조차도 이 78자리 숫자의 암호 문제를 해결하기 위해 필요한 계산을 실질적으로 수행하는 것은 불가능할 것입니다.

 사토시와 과학

 비트코인의 개발자로 인정받는 사토시 나카모토와 다른 이들은 컴퓨터가 계속해서 더 강력해질 미래를 예견했습니다. 그들은 이것이 비트코인의 탈중앙화 특성에 위협이 될 수 있음을 이해하고 일부 보호 조치를 구현했습니다.

“제네시스” 비트코인 블록은 2008년 당시의 일반 CPU를 사용하여 채굴되었습니다 — 이는 아마도 펜티엄 4와 동등할 것입니다. 다음 블록인 “블록 1”은 6일 후에 채굴되었습니다. 그 이후로는 각 후속 블록의 목표 채굴 시간이 10분으로 설정되었습니다.

채굴자들은 CPU에서 GPU로, 잠시 FPGA를 사용한 후, 결국 2024년 3분기 현재의 표준인 애플리케이션 특정 집적 회로(ASIC) 채굴기로 자리를 잡았습니다.

CPU는 다목적 숫자 계산기였던 반면, GPU는 비트코인 채굴에 필요한 암호화 퍼즐을 해결하는 데 뛰어난 성능을 발휘했습니다. 반면, ASIC 장비는 SHA-256 암호화 문제를 해결하는 데 특화되어 설계되었습니다.

하지만 하드웨어가 발전했음에도 불구하고, 네트워크는 여전히 각 블록이 10분 내에 채굴되도록 조정하고 있습니다.

양자 채굴

채굴 산업의 다음 경계는 양자/클래식 하이브리드 장비가 될 수 있습니다. 앞서 언급한 "그로버 알고리즘(Grover’s algorithm)"을 활용하면, 충분히 결함 허용이 가능한 양자 컴퓨터를 사용하는 채굴자들이 현재 기술에 비해 채굴 효율성을 이론적으로 제곱형으로 향상시킬 수 있습니다.

이것은 블록을 채굴하는 데 걸리는 시간을 변경하지는 않겠지만, 비양자 하드웨어의 능력을 초월하는 난이도로 증가시킬 수 있습니다. 2024년에 PC를 사용하여 비트코인을 채굴하는 것이 비현실적이거나 수익성이 없는 것처럼, 양자 기반 채굴기는 ASIC을 무용지물로 만들 수 있습니다.

그러나 그런 일이 일어나기 전에 해결해야 할 많은 도전 과제가 있습니다. 그 중 가장 중요한 것은 양자 컴퓨터가 아직 충분히 성숙하지 않았다는 점입니다. 하지만 앞서 언급했듯이, 채굴자들은 범용 양자 컴퓨터 전체를 사용할 필요는 없습니다.

클래식 장비를 기반으로 한 채굴 장비는 전용 양자 칩과 인터페이스를 통해 고급 알고리즘 기능을 수행할 수 있으며, 이를 통해 양자 역학의 이점과 이진 컴퓨터의 실현 가능성을 모두 누릴 수 있습니다.

 또한, 그로버 알고리즘을 실행하도록 맞춤화된 양자 서비스(Quantum-as-a-Service) 솔루션을 통해 양자 컴퓨터 개발 비용을 분산시킬 수 있는 클라우드 기반 양자 컴퓨팅 솔루션도 많이 있습니다.