Vai kvantu nauda radīs kvantu noziegumus?

Pēdējo pāris gadu laikā par (salīdzinoši) seno kvantu naudas problēmu ir sākuši interesēties vairāki kvantu cienītāji.

Izaicinājums ir izveidot kvantu stāvokli, kas varētu darboties kā naudas veids. Tāpat kā parastā skaidrā nauda, ​​preču vietā tiks apmainīta kvantu skaidra nauda. Tas tiktu nosūtīts un saņemts, izmantojot internetu, bez nepieciešamības iesaistīt trešās puses, piemēram, bankas un kredītkaršu kompānijas. Tas padarītu darījumus anonīmus un grūti izsekojamus, atšķirībā no mūsdienu tiešsaistes darījumiem, kas vienmēr atstāj elektroniskas papīra pēdas. Tā ir viena liela priekšrocība salīdzinājumā ar mūsdienu naudu.

Vēl viens ir tas, ka kvantu stāvokļus nevar kopēt, tāpēc nevar viltot kvantu naudu.

Taču kvantu skaidrai ir jābūt citai īpašībai: ikvienam ir jāspēj pārbaudīt, vai nauda ir autentiska. Tas izrādās grūti, jo kvantu stāvokļu mērījumi mēdz tos iznīcināt. Tas ir tāpat kā klasisko rēķinu pārbaude, pārbaudot, vai tie deg.

Bet ir veids, kā to apiet, pamatojoties uz publiskās atslēgas šifrēšanas idejām. Ideja šeit ir atrast matemātisko procesu, ko ir viegli veikt vienā virzienā, bet grūti veikt pretējā virzienā. Reizināšana ir slavenais piemērs. Ir viegli reizināt divus skaitļus kopā, lai iegūtu trešo, bet grūti sākt ar trešo skaitli un noteikt, kuri divi faktori to radīja.

Publiskās atslēgas šifrēšana izmanto šo asimetriju. Shēma ir publicēt publisko atslēgu, ko ikviens var izmantot, lai šifrētu ziņojumu. Tas ir vienkāršs process, piemēram, reizināšana. Tomēr ziņojuma atšifrēšana ir sarežģīta ikvienam, kam nav citas atslēgas, kas tiek saglabāta privāta. Tas ir līdzvērtīgs faktoringa procesam.

Interesantākais šajā procesā ir tas, ka tā drošība nav pierādīta. Ikviens vienkārši pieņem, ka tas ir drošs, jo neviens nav atradis veidu, kā viegli faktorēt skaitļus, neskatoties uz daudzu gadu mēģinājumiem.

Iespējams, ir veids, kā viegli faktorēt skaitļus, un, ja tas tiek atrasts, publiskās atslēgas šifrēšana vienas nakts laikā kļūtu bezjēdzīga. Bet līdz tam visi domā, ka šī metode ir droša. Svarīgi ir tas, ka publiskās atslēgas šifrēšana nav balstīta uz jebkādiem matemātiskiem drošības pierādījumiem, bet gan balstās uz vispārēju pārliecību, ka tā, iespējams, ir droša.

Jautājums kvantu naudas guru mums norāda, vai līdzīgi asimetrisks process var novest pie līdzīgas drošības garantijas attiecībā uz kvantu skaidru naudu.

Pagājušajā gadā mēs izskatījām vienu shēmu, ko izvirzīja grupa Masačūsetsas Tehnoloģiju institūtā Kembridžā. Šī grupa jau kādu laiku veido un lauž kvantu naudas shēmas.

Viņu ideja ir izveidot kvantu naudu, kas sastāv no divām daļām: kvantu stāvokļa, piemēram, fotonu grupas kvantu īpašībām, un klasiskā sērijas numura, kas ir saskaņots ar kvantu stāvokli.

Jebkurš kvantu naudas lietotājs var pārbaudīt, vai šī nauda ir košera, izmantojot kvantu algoritmu, kas darbojas kvantu datorā. Ja sērijas numurs atbilst kvantu stāvoklim, dators atdod naudu turpmākai lietošanai. Ja nesakrīt, naudai jābūt viltotai. Šajā gadījumā nauda tiek iznīcināta.

Šīs shēmas drošība balstās uz grūtībām, ar kurām viltotājam būtu jāizveido kvantu stāvoklis, kas var maldināt pārbaudes algoritmu.

Problēma ir tā, ka visas līdz šim izmantotās kvantu naudas shēmas ir izrādījušās nedrošas. Vienmēr ir dažādas nepilnības, ko viltotājs var izmantot, lai iemānītu pārbaudes algoritmu, lai pieņemtu viltotus kvantu stāvokļus.

Šodien šī grupa (vai vismaz lielākā daļa no tām), ko vadīja Edvards Farhi, izvirzīja jaunu pieeju, kas, viņuprāt, būs droša. Viņu kvantu naudas pamatā ir jauna veida asimetrija: divi identiski mezgli var izskatīties pilnīgi atšķirīgi. Tāpēc, lai gan var būt viegli izveidot kādu no mezgliem, ir grūti atrast veidu, kā pārveidot vienu par otru.

Farhi un kolēģi saka: mūsu kvantu naudas shēmas iespējamā drošība ir balstīta uz pieņēmumu, ka, ņemot vērā divus atšķirīgus, bet līdzvērtīgus mezglus, ir grūti skaidri atrast transformāciju, kas pārnestu vienu uz otru.

Tas izskatās interesanti, taču tas saskaras ar kopējas pieņemšanas izaicinājumu. Iespējams, ka kvantu mezgla pieeja ir droša un tuvākajā nākotnē netiks pārtraukta. Taču šādas shēmas nepārkāpšana nav tas pats, kas pierādīt tās drošību. Tāpēc tas var arī izaicināt uzbrukumu un tomēr joprojām būt nedrošs kādā veidā, kas vēl nav atklāts.

Farhi un co cer, ka pēc 20 gadiem, kad beidzot būs izveidots kvantu internets, kas spēj pārnēsāt kvantu skaidru naudu, kvantu mezglu mīkla joprojām izskatīsies tikpat asimetriska kā tagad.

Līdz tam laikam mēs varētu būt gatavi pieņemt to kā kvantu naudas pamatu.

Pat tad ir vēl viena problēma ar kvantu naudu, kas padarīs to nepraktisku vairumam cilvēku. Un tie ir pārbaudes algoritma ierobežojumi. Tas atgriež jūsu kvantu naudu, ja tā ir īsta, un iznīcina to, ja tā ir viltota.

Līdz šim galvenā uzmanība tika pievērsta iespējai, ka algoritms pieņems viltotas kvantu skaidras naudas gabalu. Un (cerētā) atbilde ir tāda, ka iespējamību, ka tas notiks, var patvaļīgi samazināt, lai kvantu nauda būtu faktiski neviltojama.

Bet lielākā daļa likumīgo lietotāju vēlēsies atbildi uz pretējo problēmu: kāda ir iespēja, ka algoritms iznīcinās pilnīgi labu kvantu skaidras naudas gabalu?

Kvantu olu galviņas var mēģināt nomierināt lietotājus, sakot, ka zaudējumus var padarīt patvaļīgi mazus. Tas nedarbosies. Viņi saka, ka neliela daļa no jūsu grūti nopelnītās kvantu naudas vienmēr pazudīs, kad to izmantosit. Iespējams, ka tikai daži cilvēki pieņems šāda veida “kvantu nodokli”, daudz mazāk banka, kas katru dienu apstrādā miljardus dolāru.

Viens veids, kā to izdarīt, būtu vienkārši savākt vairāk naudas, lai kompensētu zaudējumus. Problēma šeit ir procesa statistiskais raksturs. Nav grūti iedomāties, ka ļaunprātīgi lietotāji nozog naudu un pēc tam apgalvo, ka tā ir zaudēta kvantu nodokļu dēļ. Vai arī pieprasīt kvantitatīvos nodokļus, kas nav iekasēti.

Tātad, lai gan kvantu nauda novērš viena veida ļaunprātīgu uzvedību, tā paver pilnīgi jaunu kvantu noziegumu jomu. Un tā var būt pārāk augsta cena.

Atsauce: arxiv.org/abs/1004.5127 : Kvantu nauda no mezgliem

paslēpties