面向区块链和加密货币的数字可验证光子计算的实验评估

随着区块链技术和加密货币日益成为主流，维持这些去中心化平台运行所需的计算能力带来的能源成本不断攀升，为更节能的硬件创造了市场。光子密码哈希函数利用光子集成电路加速计算，有望为加密网络中的交易验证和挖矿提供能效。然而，与许多模拟计算方法一样，当前承诺提供与比特币类似安全保证的光子密码哈希函数方案容易受到系统误差的影响，因此尽管数值精度很高（与低光电探测器噪声相关），多个设备可能无法就计算达成共识。在本文中，我们从理论和实验上证明了一类更通用的鲁棒离散模拟密码哈希函数（我们将其引入并命名为 LightHash），它利用了干涉仪光子网格网络上的整数矩阵-向量运算。LightHash 的难度可以调整，使其对系统误差（校准误差、损耗误差、耦合误差和相位误差）具有足够的容忍度，并保留比特币协议中固有的安全保证。最后，超越我们的概念验证，我们定义了一个“光子优势”标准，并论证了 CMOS 光电子学（包括模数转换）的最新进展如何可证明地为鲁棒且数字可验证的光子计算实现这种优势，并最终为去中心化光子技术创造一个新的市场。