Квантовые деньги
Ква́нтовые де́ньги — разрабатываемые банкноты нового поколения, у которых в качестве основной системы защиты от подделки применяется квантовая криптография.
Идея квантовых денег принадлежит аспиранту Колумбийского университета Стивену Визнеру[англ.], выдвинута им в конце 1960-х годов. Стивен Визнер в 1970 году подал статью по теории кодирования в журнал IEEE Information Theory[англ.], но она не была опубликована, так как изложенные в ней предположения редакция посчитала антинаучными. Уровень технологий тех лет не позволял рассуждать о таком принципе криптографии. Только в 1983 году работа Визнера «Сопряжённое кодирование» была опубликована в SIGACT News[англ.] и получила высокую оценку в научных кругах[1][2].
Квантовые деньги смоделированы только в лабораторных условиях. Их изготовление не осуществляется[3].
Идея Визнера править
Визнер предлагал вмонтировать в каждую банкноту 20 «световых ловушек» и поместить в каждую из них по одному фотону, поляризованному в строго определённом состоянии. Каждая банкнота маркировалась бы специальным серийным номером, который заключал 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[4]. Концепция Визнера длительное время оставалась не востребована, так как не были созданы надёжные ловушки фотонов.
От теории к практике править
Теорема о запрете клонирования делает невозможным создание идеальной копии произвольного неизвестного квантового состояния, что не позволяет производить незаконное тиражирование банкнот. Вероятность удачного копирования не превышает , (где — число фотонов на банкноте). Но так как подлинность банкноты может установить только банк-эмитент, который обладает информацией о поляризации фотонов, то использование этой технологии на практике являлось невозможным.
В 2009 году сотрудники Массачусетского технологического института 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 учёных, с помощью алгоритма, основанного на модели Маркова[5][6].
Недостатки править
Носители квантовой информации, в частности отдельные квантовые ядра, отличаются особой чувствительностью. Под воздействием помех и неверного обращения код может со временем незначительно меняться.
Осенью 2012 года учёные из Института Макса Планка по квантовой оптике в Гархинге (Германия), Гарвардского университета в Кембридже (штат Массачусетс) и Калифорнийского технологического института в Пасадине опубликовали свои исследования в журнале PNAS[7]. Учёные считают необходимым снизить требования к подтверждению подлинности денег и принимать банкноты, знаки которых соответствуют оригинальному коду не менее чем на 90 %. Для устранения этой погрешности физики в данном исследовании предлагают использовать новый класс проверки протоколов, который терпим к ошибкам, связанным с кодировкой, хранением 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, сохранённую в кубитах. В обоих случаях банк выдаёт «квантовое свидетельство» и пересылает его владельцу[8].
См. также править
Примечания править
- ↑ Квантовая криптография: принципы, протоколы, системы. Дата обращения: 26 ноября 2012. Архивировано из оригинала 30 ноября 2016 года.
- ↑ S. Wiesner, Sigact News, 15, 78 (1983)
- ↑ Квантовая физика защитит деньги от подделки Архивная копия от 20 марта 2015 на Wayback Machine
- ↑ Quantum money. Дата обращения: 26 ноября 2012. Архивировано 5 февраля 2012 года.
- ↑ Предложена новая концепция квантовых денег. Дата обращения: 26 ноября 2012. Архивировано из оригинала 19 июля 2014 года.
- ↑ Breaking and making quantum money: toward a new quantum cryptographic protocol. Дата обращения: 26 ноября 2012. Архивировано 26 ноября 2017 года.
- ↑ Quantum mechanics could make money, credit cards, and tickets immune to fraud. Дата обращения: 26 ноября 2012. Архивировано 27 октября 2012 года.
- ↑ Физики разработают квантовые деньги, которые невозможно подделать. Дата обращения: 26 ноября 2012. Архивировано 27 ноября 2012 года.