এই গবেষণাপত্রটি ব্লকচেইন প্রযুক্তির ক্রিপ্টোগ্রাফিক মেরুদণ্ড সম্পর্কে মৌলিকভাবে পুনর্বিবেচনার প্রস্তাব করে। ঐতিহ্যগতভাবে হুমকি হিসেবে বিবেচিত কোয়ান্টাম কম্পিউটিং প্ল্যাটফর্মগুলিকে একটি নতুন, অধিক কার্যকর ও বিকেন্দ্রীকৃত প্রুফ-অফ-ওয়ার্ক (PoW) প্রোটোকলের সক্ষমকারী হিসেবে পুনর্বিন্যাস করা হয়েছে। লেখক কালিনিন ও বার্লফ ডিজিটাল, গণনা-নিবিড় PoW স্কিম থেকে অ্যানালগ হ্যামিলটোনিয়ান অপ্টিমাইজার দ্বারা উৎপন্ন প্রুফের দিকে পরিবর্তনের পক্ষে যুক্তি দেন—এমন ভৌত ব্যবস্থা যা স্বাভাবিকভাবেই নিম্ন-শক্তির অবস্থা খোঁজে। এই পদ্ধতির লক্ষ্য ব্লকচেইনের দুটি আচিলিস হিল মোকাবেলা করা: খনন ক্ষমতার অত্যধিক কেন্দ্রীকরণ এবং ধীর লেনদেন নিশ্চিতকরণের সময়।
শক্তি-নিবিড়, কেন্দ্রীভূত PoW যা ব্লকচেইনের স্কেলযোগ্যতা ও গ্রহণযোগ্যতা সীমিত করে।
দ্রুততর, অধিক বিকেন্দ্রীকৃত কনসেনসাসের জন্য ভৌত অপ্টিমাইজেশন (কোয়ান্টাম/অ্যানালগ) কাজে লাগানো।
দ্রুততর লেনদেন, হ্রাসকৃত শক্তি খরচ, উন্নত নেটওয়ার্ক নিরাপত্তা।
প্রস্তাবনাটি ঐতিহ্যগত PoW-তে (যেমন, বিটকয়েনের SHA-256) ক্রিপ্টোগ্রাফিক হ্যাশ ধাঁধাকে একটি বিশেষায়িত ভৌত ডিভাইস দ্বারা সমাধানকৃত অপ্টিমাইজেশন সমস্যা দ্বারা প্রতিস্থাপনের উপর কেন্দ্রীভূত।
বর্তমান ব্লকচেইনগুলিতে, খননকারীরা একটি নন্স খুঁজে পেতে প্রতিযোগিতা করে যা, ব্লক ডেটার সাথে হ্যাশ করলে, একটি নির্দিষ্ট লক্ষ্যমাত্রার নিচে আউটপুট উৎপন্ন করে। এটি একটি ব্রুট-ফোর্স, ব্যাপকভাবে সমান্তরালযোগ্য ডিজিটাল গণনা। গবেষণাপত্রটি এটিকে খনন পুল কেন্দ্রীকরণ ও উচ্চ লেটেন্সির মূল কারণ হিসেবে চিহ্নিত করে।
এগুলি এমন ভৌত ব্যবস্থা যার গতিবিদ্যা একটি হ্যামিলটোনিয়ান ($H$) দ্বারা বর্ণিত হয় এবং যা তাদের শক্তি হ্রাস করার জন্য বিবর্তিত হয়। "প্রুফ" হল ব্যবস্থাটির চূড়ান্ত, নিম্ন-শক্তির অবস্থা, যা ডিজিটালভাবে গণনা করা কঠিন কিন্তু অ্যানালগ ব্যবস্থার জন্য খুঁজে পাওয়া স্বাভাবিক। "কাজ" হল এই অবস্থায় পৌঁছানোর জন্য ভৌত ডিভাইস দ্বারা ব্যয়িত শক্তি।
ব্লকচেইন নেটওয়ার্ক একটি কঠিন অপ্টিমাইজেশন সমস্যায় সম্মত হবে, যা একটি জটিল হ্যামিলটোনিয়ানের গ্রাউন্ড স্টেট খুঁজে বের করার রূপে প্রণয়ন করা হবে। খননকারীরা অনুমোদিত অ্যানালগ অপ্টিমাইজার হার্ডওয়্যার (যেমন, একটি ডি-ওয়েভ কোয়ান্টাম অ্যানিলার বা একটি ফোটোনিক সিমুলেটর) ব্যবহার করে সমাধান খুঁজে পাবে। জমা দেওয়া প্রথম বৈধ, নিম্ন-শক্তির সমাধান পরবর্তী ব্লকের জন্য PoW গঠন করবে।
গবেষণাপত্রটি বিশেষভাবে ডি-ওয়েভ সিস্টেমের উল্লেখ করে। ব্লকচেইনের PoW সমস্যাটিকে একটি ইজিং মডেল হ্যামিলটোনিয়ানে ম্যাপ করা হবে: $H_{\text{Ising}} = -\sum_{i চার্ট বর্ণনা (ধারণাগত): Y-অক্ষে একটি কম্বিনেটোরিয়াল অপ্টিমাইজেশন সমস্যার জন্য সমাধান-সময় বনাম X-অক্ষে সমস্যার জটিলতা দেখানো একটি গ্রাফ। দুটি রেখা দেখানো হয়েছে: একটি ক্লাসিক্যাল ডিজিটাল গণনার জন্য (খাড়া সূচকীয় বক্ররেখা) এবং একটি কোয়ান্টাম অ্যানিলারের জন্য (অগভীর বক্ররেখা, আগে প্ল্যাটো হয়ে), যা নির্দিষ্ট সমস্যা শ্রেণির জন্য সম্ভাব্য গতি সুবিধা চিত্রিত করে।
এটি উদীয়মান ক্লাসিক্যাল অ্যানালগ সিস্টেমগুলিকে বোঝায়, যেমন অপটিক্যাল প্যারামেট্রিক অসিলেটর বা পোলারিটন কনডেনসেটের নেটওয়ার্ক। এই সিস্টেমগুলি ক্লাসিক্যাল তরঙ্গ গতিবিদ্যা ও ননলিনিয়ার মিথস্ক্রিয়া কাজে লাগিয়ে কোহেরেন্ট ইজিং মডেল সমাধান করতে পারে। এগুলি কোয়ান্টাম অ্যানিলারগুলির তুলনায় সম্ভাব্যভাবে অধিক স্কেলযোগ্য ও কক্ষ তাপমাত্রায় পরিচালনাযোগ্য বিকল্প প্রদান করে।
মূল বিষয় হল একটি ব্লকের লেনদেন সংক্রান্ত ডেটা ও একটি প্রার্থী নন্সকে একটি হ্যামিলটোনিয়ান অপ্টিমাইজেশন সমস্যার প্যারামিটার ($J_{ij}$, $h_i$) তে ম্যাপ করা। যাচাইকরণ ফাংশনটি পরীক্ষা করে যে জমা দেওয়া সমাধান (যেমন, একটি স্পিন ভেক্টর $\vec{\sigma}$) নেটওয়ার্কের বর্তমান কঠিনতা লক্ষ্যমাত্রা $E_{\text{target}}$ এর নিচে একটি শক্তি $E = H(\vec{\sigma})$ উৎপন্ন করে কিনা। ফাংশনটি ডিজিটালভাবে দ্রুত যাচাইযোগ্য হতে হবে কিন্তু অ্যানালগ হার্ডওয়্যার ছাড়া সমাধান করা কঠিন হতে হবে।
কালিনিন ও বার্লফ শুধু ব্লকচেইন টুইক করছেন না; তারা এর সবচেয়ে অপচয়ী স্তরের একটি সম্পূর্ণ-স্ট্যাক প্রতিস্থাপনের চেষ্টা করছেন। তাদের অন্তর্দৃষ্টি গভীর: ডিজিটাল গেট দিয়ে পদার্থবিদ্যার অ্যানালগ প্রকৃতির সাথে লড়াই করার পরিবর্তে, বিশ্বাসের উৎস হিসেবে এটিকে আলিঙ্গন করুন। এটি কোয়ান্টাম কম্পিউটিংকে অস্তিত্বগত হুমকি থেকে মৌলিক মিত্রে রূপান্তরিত করে। এটি স্মরণ করিয়ে দেয় কীভাবে CycleGAN সাইকেল-কনসিসটেন্সি কাজে লাগিয়ে ইমেজ ট্রান্সলেশনকে পুনর্নির্মাণ করেছিল—একটি চতুর, ডোমেন-নির্দিষ্ট সীমাবদ্ধতা যা একটি জটিল সমস্যাকে সরল করেছিল।
যুক্তিটি মার্জিত: ১) ঐতিহ্যগত PoW হল একটি ডিজিটাল অস্ত্র প্রতিযোগিতা যা কেন্দ্রীকরণের দিকে নিয়ে যায়। ২) প্রকৃত মূল্য হল "দরকারী" কাজ সম্পাদনে যা যাচাইযোগ্য কিন্তু সহজে পুনরুৎপাদনযোগ্য নয়। ৩) অ্যানালগ ভৌত ব্যবস্থাগুলি স্বাভাবিকভাবেই নিম্ন-শক্তির অবস্থায় স্থিত হয়ে অপ্টিমাইজেশন "কাজ" সম্পাদন করে। ৪) অতএব, সেই ভৌত অপ্টিমাইজেশনকেই PoW বানান। যুক্তিটি সঠিক, কিন্তু তত্ত্ব থেকে একটি সক্রিয়, প্রতিদ্বন্দ্বিতাপূর্ণ, বিলিয়ন-ডলার নেটওয়ার্কে সেতুটি হল যেখানে প্রকৃত ফাঁকগুলি দেখা দেয়।
শক্তি: ব্যাপক শক্তি সাশ্রয় ও দ্রুততর ব্লক সময়ের সম্ভাবনা অত্যুক্তিহীন। এটি ASIC আধিপত্যের জন্য একটি স্বাভাবিক বাধাও সৃষ্টি করে, সম্ভাব্যভাবে খননকে গণতান্ত্রিক করে। বাস্তব পদার্থবিদ্যার সাথে সংযোগ শৃঙ্খলটিকে বিশুদ্ধ অ্যালগরিদমিক আক্রমণের বিরুদ্ধে অধিক মজবুত করতে পারে।
সমালোচনামূলক ত্রুটি: এটি তত্ত্বের কোমল পেট। যাচাইযোগ্যতা ও বিশ্বাস: আপনি একটি ব্ল্যাক-বক্স অ্যানালগ ডিভাইসের আউটপুট কীভাবে বিশ্বাস করবেন? আপনার একটি ডিজিটাল ছায়া-যাচাইকরণের প্রয়োজন যা সহজ, যা মূল সমস্যাটি পুনরায় সৃষ্টি করতে পারে। হার্ডওয়্যার একচেটিয়া ঝুঁকি: ASIC খামারগুলিকে ডি-ওয়েভ বা বিশেষায়িত ফোটোনিক হার্ডওয়্যারের সাথে বিনিময় করলে কেন্দ্রীকরণ কেবল একটি ভিন্ন, সম্ভাব্যভাবে অধিক ঘনীভূত, সরবরাহ শৃঙ্খলে স্থানান্তরিত হয়। সমস্যা ম্যাপিং ওভারহেড: ক্রমাগত ব্লক ডেটাকে নতুন হ্যামিলটোনিয়ান উদাহরণে রূপান্তর করার লেটেন্সি ও জটিলতা গতি লাভকে বাতিল করে দিতে পারে। ন্যাশনাল ইনস্টিটিউট অফ স্ট্যান্ডার্ডস অ্যান্ড টেকনোলজি (NIST) এর পোস্ট-কোয়ান্টাম ক্রিপ্টোগ্রাফি সংক্রান্ত প্রতিবেদনে উল্লিখিত হিসাবে, রূপান্তর জটিলতা প্রায়শই নতুন স্কিমগুলির জন্য ঘাতক হয়ে দাঁড়ায়।
বিনিয়োগকারী ও ডেভেলপারদের জন্য: স্টার্টআপ নয়, গবেষণাগারগুলি দেখুন। প্রকৃত অগ্রগতি আসবে কোয়ান্টাম অ্যানিলিং ফিডেলিটি ও কক্ষ তাপমাত্রায়, CMOS-সামঞ্জস্যপূর্ণ অ্যানালগ ইজিং মেশিনের (যেমন স্ট্যানফোর্ড বা NTT রিসার্চ থেকে) উন্নয়নে মৌলিক অগ্রগতি থেকে। এটি একটি ৫-১০ বছরের দিগন্তের খেলা। প্রথমে প্রাইভেট চেইন দিয়ে পাইলট করুন। সরবরাহ শৃঙ্খল বা IoT-এর জন্য কনসোর্টিয়াম ব্লকচেইন (উল্লিখিত ADEPT ধারণার মতো) হল হার্ডওয়্যার-ভিত্তিক কনসেনসাস পরীক্ষা করার জন্য নিখুঁত, নিম্ন-ঝুঁকির স্যান্ডবক্স, পাবলিক ক্রিপ্টো অর্থনীতির বন্য পশ্চিমা পরিবেশ ছাড়াই। যাচাইকারীর উপর ফোকাস করুন। বিজয়ী প্রোটোকলটি হবে না দ্রুততম সমাধানকারীর, বরং একটি অ্যানালগ প্রুফ যাচাই করার জন্য সবচেয়ে মার্জিত, হালকা ও বিশ্বাস-সর্বনিম্ন পদ্ধতির অধিকারী। সেটিই হল সফটওয়্যার চ্যালেঞ্জ যা এই ধারণাটি সফল বা ব্যর্থ করবে।
যেকোনো নতুন PoW প্রস্তাবনা (অ্যানালগ বা অন্য) সমালোচনামূলকভাবে মূল্যায়ন করতে, এই কাঠামো ব্যবহার করুন:
এই গবেষণাপত্রে প্রয়োগ: প্রস্তাবনাটি (১) ও (৩) এ ভাল স্কোর করে, হার্ডওয়্যার বৈচিত্র্যময় হলে সম্ভাব্যভাবে (৪) এ ভাল, কিন্তু (২) এ বড় উন্মুক্ত প্রশ্নের সম্মুখীন হয় এবং (৫) এ একটি উল্লেখযোগ্য চ্যালেঞ্জের মুখোমুখি হয়।
তাত্ক্ষণিক প্রয়োগটি স্পষ্ট: একটি পরবর্তী প্রজন্মের ক্রিপ্টোকারেন্সি। তবে, প্রভাবগুলি ব্যাপক। একটি সফল অ্যানালগ PoW ব্লকচেইন নিম্নলিখিতগুলির জন্য আদবিশেষণ স্তর হতে পারে:
ভবিষ্যৎ গবেষণাকে অবশ্যই সমাধান করতে হবে: