211service.com
Netikėtos kvantinių pinigų problemos
1969 m. Stephenas Wiesneris iš Kolumbijos universiteto pasiūlė, kad fotonų kvantinės savybės galėtų būti panaudotos norint uždirbti kvantinius pinigus, kurių neįmanoma padirbti. Idėja buvo kiekvienoje sąskaitoje šviesos spąstuose laikyti kelias dešimtis fotonų. ir užtikrinti, kad šių fotonų poliarizacija būtų žinoma tik bankui.
Kadangi kvantinių būsenų nukopijuoti neįmanoma, tokio banknoto niekada nepavyko nukopijuoti. Ir visiems, norintiems patikrinti kupiūrą, tereikia nunešti jį išdavusiam bankui, kuris galėtų pasinaudoti savo išankstinėmis žiniomis apie poliarizaciją, kad patikrintų vekselio tikrumą.
Wiesnerio idėja tapo įkvėpimu kvantinių fizikų kartai, kuri sukūrė kvantinį šifravimą, galimybę siųsti žinią su tobulu saugumu.
Tačiau yra praktinė Wiesnerio kvantinių pinigų problema. Rimčiausias trūkumas yra tas, kad tik jį išdavęs bankas gali patikrinti, ar vekselis yra tikras, o vienas iš svarbių bet kokios praktinės valiutos savybių yra tai, kad kiekvienas turi turėti galimybę nustatyti jo tikrumą.
Reikalinga kažkokia asimetrinė technika, kuri leistų bankui sukurti kvantinius pinigus, kurių negalima nukopijuoti, bet taip pat leidžia bet kam juos patikrinti.
Taip atsitinka, kažkas labai panašaus įmanoma naudojant vadinamuosius viešojo rakto šifravimo būdus. Čia bet kas gali užkoduoti pranešimą viešai prieinamu raktu, tačiau užšifruotas pranešimas gali būti dekoduotas tik kitu raktu, kuris yra privatus.
Viešojo rakto šifravimas priklauso nuo tam tikrų tipų matematinių funkcijų, kurias lengva apskaičiuoti viena kryptimi, bet sunku atlikti atvirkščiai. Garsiausias pavyzdys yra daugyba. Nesunku padauginti du skaičius, kad gautumėte trečią. Tačiau problema pradėti nuo trečiojo skaičiaus ir išsiaiškinti, kurie du jį sugeneravo, procesas, vadinamas faktoringu, yra daug sunkesnis.
Viešojo rakto šifravimo metodų saugumas remiasi idėja, kad faktoringas visada gali būti toks sudėtingas, kad jokiam įprastiniam kompiuteriui to padaryti neįmanoma; tai yra bet kuris kompiuteris, kuris remiasi tik klasikine mechanika, kad sumažintų savo skaičių.
Ar įmanoma sukurti panašius asimetrinius protokolus, leidžiančius gauti kvantinius pinigus?
Viena iš idėjų yra, kad bankas parašytų kvantinės būsenos, kurią galima efektyviai generuoti, aprašymą ir tada sukurtų tokią būseną. Žinoma, šis aprašymas turi būti laikomas paslaptyje. Tada bankas sukuria algoritmą būsenai patikrinti (bet ne atkurti), vadinamąją patikros grandinę.
Tada kvantinius pinigus sudaro ir kvantinė būsena, ir patikrinimo grandinė. Žinoma, jei kas nors gali išsiaiškinti slaptą aprašymą, jis gali išspausdinti tiek kvantinių pinigų kopijų, kiek tik nori. Tačiau kvantinių pinigų saugumas priklauso nuo to, kaip sunku nustatyti slaptą aprašymą, atsižvelgiant į patikrinimo grandinę ir valstybės kopiją, kuri yra piniguose.
Bet yra problema. Bankas žino slaptą aprašymą, todėl gali padaryti tiek pinigų kopijų, kiek nori, niekam nebūdamas išmintingesnis.
Šiandien Andrew Lutomirski ir kvantinių kiaušinių galvučių komanda iš Masačusetso technologijos instituto Kembridže siūlo, kaip uždaryti šią spragą visiškai naujos rūšies kvantiniais pinigais, kuriuos jie vadina be susidūrimo.
Jų idėja yra panaudoti visiškai kitokią būseną kvantiniams pinigams. Ši būsena yra eksponentiškai didelio skaičiaus nesusijusių terminų, kurių kiekvienas sukuriamas išmatuojant vienodai eksponentinę superpoziciją, superpozicija. Šio kvantinio matavimo įtraukimas į kvantinių pinigų kūrimo procesą užtikrina, kad bankas negalės atkurti šios būsenos, net jei žino, kaip buvo sukurta pradinė superpozicija. Bent jau bankas negali to padaryti per protingą laiką.
Lutomirskis teigia, kad šią kvantinių pinigų formą galima patikrinti naudojant Markovo grandinės algoritmą.
Tai įdomus pokytis, tačiau MIT komandos popieriuje yra įgėlimas. Lutomirskis ir bendradarbiai teigia, kad tikisi, kad kvantiniai pinigai be susidūrimų yra įmanomi, bet negali pateikti įrodymų.
Keista, bet klausimas, ar viešojo rakto kvantinių pinigų schemos galimos remiantis skaičiavimo prielaidomis, išliko atviras keturiasdešimt metų, nuo Wiesnerio laikų iki šių dienų.
Ir jie baigia šiuo žandikaulio lašintuvu: kad ir kaip norėtume, kad būtų kitaip, atrodo įmanoma, kad viešojo rakto kvantiniai pinigai iš esmės reikalauja naujo matematinio tikėjimo šuolio, kaip ir viešo rakto kriptografija reikalavo naujo tikėjimo šuolio, kai tai buvo pirmą kartą. pristatytas aštuntajame dešimtmetyje.
Tai stebinantis pripažinimas ir iššūkis.
Tačiau bet kuriai schemai, kurios saugumas priklauso nuo nesugebėjimo atlikti skaičiavimo daugianario laiku, yra dar vienas gudrumas: ji saugi tik atakuojant įprastiems kompiuteriams.
Bėda ta, kad kvantinė mechanika gali leisti lengvai išspręsti tokias problemas. Kad ir kokio matematinio tikėjimo šuolio šie autoriai tikėtųsi, gali būti, kad kvantiniai pinigai nesusidurs tik tol, kol kvantinė mechanika pradės vaidinti svarbų vaidmenį apdorojant informaciją.
Nuoroda: arxiv.org/abs/0912.3825 : Kvantinių pinigų sulaužymas ir uždirbimas: naujo kvantinės kriptografijos protokolo link