⚛️ quantum physics

Kardashev scale Quantum Computing for Bitcoin Mining

Dit artikel concludeert dat hoewel kwantumcomputers Bitcoin-mijnbouw theoretisch kunnen versnellen via Grover's algoritme, de benodigde kwantumhardware en energie voor een praktisch effect op het netwerk astronomisch zijn, waardoor de dreiging op korte termijn verwaarloosbaar blijft.

Oorspronkelijke auteurs: Pierre-Luc Dallaire-Demers

Gepubliceerd 2026-03-27

📖 4 min leestijd🧠 Diepgaand

CC BY 4.0

Oorspronkelijke auteurs: Pierre-Luc Dallaire-Demers

Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Dit is een AI-gegenereerde uitleg van het onderstaande artikel. Het is niet geschreven of goedgekeurd door de auteurs. Raadpleeg het oorspronkelijke artikel voor technische nauwkeurigheid. Lees de volledige disclaimer

Stel je voor dat Bitcoin-netwerk een enorme, wereldwijde loterij is. Om een prijs (een nieuw blok) te winnen, moeten duizenden computers over de hele wereld razendsnel gissen naar een geheim getal. Dit noemen we "mining". Het is zo moeilijk dat het huidige netwerk meer stroom verbruikt dan sommige landen.

Deze paper, geschreven door onderzoekers van de Pauli Group, stelt een heel interessante vraag: Wat gebeurt er als we een supercomputer gebruiken die werkt met de wetten van de quantummechanica om deze loterij te winnen?

Veel mensen denken dat quantumcomputers Bitcoin direct kunnen "kraken". Maar dit papier maakt een belangrijk onderscheid: het gaat niet over het hacken van je wachtwoord (dat is een ander probleem), maar over het minen van nieuwe munten.

Hier is de uitleg in simpele taal, met een paar creatieve vergelijkingen:

1. De "Snelle" Quantum-Computer (Grover's Algorithm)

Stel je voor dat je in een bibliotheek met een miljard boeken op zoek bent naar één specifiek boek.

De klassieke computer (zoals de ASIC's die nu Bitcoin minen) loopt langs elk boek, één voor één. Als het boek op plek 999.999 staat, moet hij bijna alle boeken bekijken.
De quantumcomputer gebruikt een trucje (Grover's algoritme) waardoor hij alsof hij een magische bril opheeft. Hij kan het boek vinden door slechts de wortel van het aantal boeken te checken. In theorie is dit 10.000 keer sneller.

Het klinkt geweldig, toch? "Wacht, als ze 10.000 keer sneller zijn, kunnen ze Bitcoin overnemen!"

2. De "Quantum-Boete" (De Kosten van Fouten)

Hier komt de twist. Quantumcomputers zijn extreem kwetsbaar. Ze zijn als een glazen huis in een storm: elke kleine trilling (ruis) maakt ze kapot. Om ze stabiel te houden, moeten we ze "repareren" terwijl ze werken. Dit heet fouttolerantie.

De onderzoekers berekenden wat deze reparaties kosten. Het is alsof je voor elke stap die de quantumcomputer zet, 100.000 andere computers nodig hebt om die ene stap te controleren en te corrigeren.

De vergelijking: Stel je voor dat je een raceauto wilt bouwen die 1000 km/u kan rijden. De quantumcomputer is die auto. Maar om hem stabiel te houden, moet je de auto bouwen in een gigantisch, zwaar betonnen bunker met duizenden bewakers die elke beweging controleren. Die bunker weegt zoveel dat de auto nooit snel genoeg kan worden om de race te winnen.

De paper laat zien dat deze "reparatiekosten" (in qubits en energie) de snelheidswinst van de quantumcomputer volledig opheffen.

3. De "Energie-Monster" (Kardashev-schaal)

De onderzoekers hebben een rekenmachine gebouwd om te zien hoeveel energie en hardware er nodig zou zijn om Bitcoin te minen met zo'n quantumcomputer. De resultaten zijn belachelijk groot:

Voor een simpele test: Zelfs als je alleen maar probeert een makkelijk blok te vinden, heb je een quantumcomputer nodig die zo groot is als een heel land.
Voor het echte Bitcoin-netwerk: Om Bitcoin te verslaan op het huidige niveau, heb je een quantummachine nodig die 100.000 keer meer stroom verbruikt dan de hele mensheid samen.

Ze gebruiken hier de Kardashev-schaal, een manier om beschavingen te meten op basis van energie:

Type I: Een beschaving die de energie van de hele aarde kan gebruiken (wij zijn hier nog niet helemaal).
Type II: Een beschaving die de energie van de hele zon kan gebruiken.

De paper concludeert dat om Bitcoin te minen met een quantumcomputer, je een Type II-beschaving nodig hebt. Je hebt dus een machine nodig die net zo groot is als een sterrenstelsel, of een computer die meer energie verbruikt dan de zon.

4. Het Conclusie: Waarom is Bitcoin veilig?

De boodschap is geruststellend, maar ook heel specifiek:

Nee, je hoeft niet bang te zijn dat morgen iemand met een quantumcomputer je Bitcoin-staal leeghaalt.
Het "minen" van Bitcoin met quantumcomputers is zo duur en energieverslindend dat het onmogelijk is voor onze huidige technologie. Het is alsof je probeert een muntje te winnen door een hele berg te verplaatsen met een lepeltje.

Kort samengevat:
De quantumcomputer is als een super-snelheidsboot. Maar om die boot te laten varen, moet je hem bouwen in een oceaan van beton en ijzer. Het gewicht van dat beton maakt dat de boot trager is dan een gewone fiets. Zolang we geen beschaving zijn die de energie van de zon kan bedwingen, is Bitcoin veilig voor quantum-miners.

De paper zegt eigenlijk: "De quantumcomputer is te duur om te gebruiken voor dit spel. De klassieke computers (onze huidige ASIC's) winnen het nog steeds, gewoon omdat ze goedkoper en simpeler zijn."

Titel: Kardashev-schaal Quantum Computing voor Bitcoin Mining

Auteur: Pierre-Luc Dallaire-Demers (Pauli Group)
Publicatiedatum: 26 maart 2026 (arXiv)

1. Het Probleem

De publieke discussie over de kwantumbedreiging voor Bitcoin focust voornamelijk op Shor's algoritme, dat de elliptische-curve-handtekeningen (ECDSA) kan breken. Echter, een tweede component wordt vaak verwaarloosd of verkeerd geïnterpreteerd: Bitcoin-mining.

Deze paper adresseert de vraag of een kwantumcomputer, gebruikmakend van Grover's algoritme, in staat is om de Proof-of-Work (PoW) van Bitcoin (double-SHA-256) efficiënter op te lossen dan klassieke ASIC-miners. Grover's algoritme belooft een kwadratische snelheidswinst ( $O(\sqrt{N})$ in plaats van $O(N)$ ), wat theoretisch zou betekenen dat een kwantumminer de zoekruimte met de wortel van de klassieke inspanning kan doorzoeken.

Het centrale probleem dat deze studie aanpakt, is de gap tussen asympototische complexiteit en fysieke realiteit. Eerdere studies stopten vaak bij de theoretische query-aantallen of verdoezelden de kosten in oppervlaktecodelijsten. Er ontbrak een end-to-end kostenanalyse die rekening houdt met:

De kosten van een reversibele SHA-256-orakel.
De overhead van fouttolerantie (Surface Code en magische-toestand distillatie).
De logistiek van een vloot machines binnen het strikte tijdsvenster van het Nakamoto-consensus (10 minuten).
De totale energievraag en de schaalbaarheid tot op het niveau van een beschaving (Kardashev-schaal).

2. Methodologie

De auteurs hebben een open-source estimator ontwikkeld die het volledige aanvalsoppervlak van een kwantum-mining-aanval simuleert. De methodologie omvat de volgende stappen:

Logische Resource Schatting:
- Ontwerp van een reversibele dubbele-SHA-256-orakel en een RIPEMD-160-orakel (voor P2PKH-adressen).
- Berekening van het aantal logische qubits, T-gaten (niet-Clifford operaties) en T-gehalte (diepte).
- De orakel-implementatie gebruikt CDKM-ripple-adders en relatieve-fase Toffoli-poorten om de T-kosten te minimaliseren.
Fysieke Fouttolerantie (Surface Code):
- Toepassing van het Surface Code-model voor foutcorrectie.
- Berekening van de noodzakelijke code-afstand ( $d$ ) op basis van een fysieke foutkans ( $p_{phys}$ ) en een logisch foutbudget.
- Magische-toestand Distillatie: Omdat T-gaten foutgevoelig zijn, moeten "factories" worden gebouwd om deze te distilleren. Dit neemt een groot deel van de fysieke qubits in beslag.
Vloot-Logistiek (Fleet Scaling):
- Omdat een enkele machine niet snel genoeg is om binnen het 10-minuten blokvenster een succesvolle hash te vinden (gezien de beperkte diepte per run), moet de aanval worden uitgevoerd door een vloot van onafhankelijke machines.
- De auteurs modelleren de relatie tussen runtime-caps, succeskans per machine en de exponentiële groei van het aantal benodigde machines.
Energie- en Kardashev-analyse:
- Conversie van het totale aantal fysieke qubits naar stroomverbruik (Watt) voor drie hardware-architecturen: Supergeleidend, Gevangen Ionen en Neutrale Atomen.
- Vergelijking van deze energievraag met de Kardashev-schaal (Type I: planetaire energie, Type II: sterrenenergie, Type III: galactische energie).

3. Belangrijkste Bijdragen

End-to-End Kostenanalyse: Dit is de eerste studie die de volledige keten van reversibele logica, oppervlaktecodelogica, distillatie-fabrieken en vlootlogistiek integreert voor Bitcoin-mining.
Open Source Estimator: De auteurs hebben een tool vrijgegeven die parameters zoals moeilijkheidsgraad, runtime en succeskans doorzoekt om fysieke resources te berekenen.
Ontmaskering van de "Kwadratische Winst": De studie toont aan dat de theoretische kwadratische snelheidswinst van Grover volledig wordt opgegeten door de multiplicatieve overhead van foutcorrectie en de noodzaak tot parallelle vloot-expansie.
Kardashev-Context: Het paper introduceert een nieuw perspectief op kwantumcomputing door de benodigde energie te relateren aan het ontwikkelingsniveau van een beschaving.

4. Kernresultaten

De resultaten tonen aan dat kwantum-mining op de huidige schaal van Bitcoin fysiek onhaalbaar is:

Favoriete Scenario (Deel-Preimage): Zelfs in het meest gunstige scenario (moeilijkheidsgraad $b=32$ $b = 32$ , met $2^{224}$ $2^{224}$ gemarkeerde toestanden), vereist een supergeleidend oppervlaktecodel-vloot:
- Ongeveer $10^8$ fysieke qubits.
- Een stroomverbruik van $\sim 10^4$ MW (10.000 MW). Dit is vergelijkbaar met het energieverbruik van een groot nationaal stroomnet.
Realistisch Bitcoin-scenario (Mainnet): Bij de huidige moeilijkheidsgraad van Bitcoin (januari 2025, $b \approx 79$ $b \approx 79$ ):
- De vereiste qubits exploderen naar $\sim 10^{23}$ .
- Het stroomverbruik stijgt naar $\sim 10^{25}$ Watt.
- Dit benadert de drempel van een Kardashev Type II beschaving (energie van een hele ster).
Vergelijking met Klassiek: De verhouding tussen de energie van een kwantum-vloot en de klassieke Bitcoin-netwerk (die ongeveer 10-15 GW verbruikt) is ongeveer $10^{14}$ . Een kwantumminer zou dus 14 ordes van grootte meer energie nodig hebben dan de klassieke miners die hij probeert te vervangen.
Tijdsdruk: De 10-minuten limiet van Bitcoin dwingt tot een enorme parallelisatie. Als men de runtime verkort (bijv. naar 60 seconden), moet het aantal machines exponentieel toenemen, wat de hardware-eisen nog verder opdrijft.

5. Betekenis en Conclusie

De conclusie van het paper is scherp en nuchter: Grover's algoritme vormt geen praktische bedreiging voor de mining-component van Bitcoin.

Niet de Handtekening, maar de Mining: Waar Shor's algoritme een reëel risico vormt voor de beveiliging van transacties (handtekeningen), faalt de kwantum-mining aan de andere kant: de fysieke kosten.
Foutcorrectie is de Bottleneck: De overhead van magische-toestand distillatie en de noodzaak om een vloot van miljarden machines te onderhouden, maakt de "kwadratische winst" irrelevant.
Beschavingsniveau: Om Bitcoin-mining met een kwantumcomputer effectief uit te voeren, zou een beschaving moeten beschikken over technologie en energiebronnen die ver boven het huidige menselijke niveau liggen (Type II Kardashev). Dit is ver weg van "nabije toekomst" of zelfs "nabije toekomstige" technologie.
Beveiliging: Bitcoin's consensusmechanisme blijft veilig tegen kwantum-mining, zolang de fysieke wetten en de huidige foutcorrectie-architecturen (zoals Surface Code) niet fundamenteel worden doorbroken.

Samenvattend: Het paper weerlegt de mythe dat Bitcoin-mining kwetsbaar is voor kwantumcomputers door simpelweg Grover's algoritme toe te passen. De fysieke kosten (qubits en energie) zijn zo astronomisch hoog dat een dergelijke aanval praktisch onmogelijk is voor elke beschaving die niet al sterrenenergie kan bedwingen.