Квантовые деньги

Квантовые деньги — современное определение, используемое для обозначения разрабатываемых денежных единиц нового поколения, использующие инновационную технологию для защиты от фальшивомонетничества применяя квантовою криптографию. Идею квантовых денег впервые озвучил аспирант Колумбийского университета Стивен Визнер (Stephen J. Wiesner — 1942 г.р.), опубликованная им в конце 60-х годов. Стивен Визнер в 1970 году подал статью по теории кодирования в журнал IEEE Information Theory но сама она напечатана не была, так как изложенные в ней домыслы редакция сочла антинаучными. Уровень технологий тех лет не разрешал рассуждать о применении такого метода криптографии. Только в 1983 году работа Визнера «Сопряжённое кодирование» была опубликована в SIGACT News и получила всеобщие одобрение научного мира. В настоящие время существует только лабораторный прототип квантовых денег. Их эмиссия не осуществляется.

Идея Визнера

Визнер предлагал вставить в каждую банкноту 20 «световых ловушек», и поместить в каждую из них по одному фотону, поляризованному в строго определенном состоянии. Каждая банкнота подвергалась бы маркировки содержащей специальным серийным номером, который содержал в себе информацию о положении поляризационного фотонного фильтра. При использовании некорректного фильтра — комбинация поляризованных фотонов стиралась. Последовательность поляризационных фильтров хранится в банке, что позволяет обеспечить максимальную защиту банкнот от подделки. Концепция Визнера длительное время была мало осуществима так как не были созданы надёжные ловушки фотонов.

От теории к практике

В 2009 году сотрудники Массачусетского технологического института (Кембридж), опубликовали доклад, в котором отразили вариант решения этой проблемы. Авторы статьи предложили использовать «квантовые деньги с открытым ключом». Идея заключается в том, что банк составляет секретное описание квантового состояния для конкретной банкноты, и алгоритм установления подлинности этого состояния. Владение информацией о копии состояния и алгоритме проверки позволяет установить подлинность банкноты, но не позволяет раскрыть секрет кодирования, что и обеспечивает безопасность. В этой схеме, однако, банк сохраняет возможность бесконтрольно «печатать» копии банкнот. Авторы работы нашли способ ограничить банкам эту возможность. В предложенной ими схеме для создания денег используется квантовое состояние, которое банк не сможет (за разумное время) воспроизвести заново. Устанавливать подлинность таких денег можно, по мнению ученых, с помощью алгоритма, основанного на модели Маркова.

Недостатки

Квантовые ядра при воздействии помех и неверного применения могут немного менять свою структуру а, следовательно, и код. Осенью 2012 года, ученые из Института Макса Планка по квантовой оптики в Гархинге (Германия), Гарвардского университета в Кембридже (штат Массачусетс), и Калифорнийского технологического института в Пасадене, опубликовали свои исследования журнале PNAS. Ученые разных стран опубликовали множество работ в которых сказано о необходимости уменьшить требования к подтверждению подлинности денег и принимать банкноты, знаки которых соответствуют исходному коду не менее чем на 90 %. Для устранения этой неточности, ученые в данном исследовании предполагают использование нового класса проверки протоколов, который не так требователен к целостности с кодировки, а также хранению и декодированием квантовых битов. В первом варианте протокола квантовая информация должна передаваться для подтверждения заверяющей инстанции лично владельцем денег. Во втором, проверяющая инстанция отправляет запрос держателю средств, самостоятельно замеряющему информацию, сохраненную в кубитах. В обоих случаях банк выдает «квантовое свидетельство» и пересылает его владельцу.