Wissenschaftler der Cornell University haben einen Prototyp des "Quanten" -Geldes der Zukunft erstellt

Laut der Studie der International Banknote Community (IBNS) gelten das britische Pfund und der australische Dollar als am besten vor Fälschungen geschützt. Gleichzeitig ist es durchaus realistisch, diese Banknoten mit dem aktuellen Stand der Technik zu fälschen. Mithilfe von Verschlüsselungsalgorithmen, die auf der Codierung von Quantenzuständen von Photonen basieren, konnten Wissenschaftler der Cornell University einen Weg finden, Banknoten zu erstellen, die kaum zu fälschen sind. Weitere Details zum "Quantengeld" der Zukunft werden wir in der heutigen Veröffentlichung diskutieren.



Die Idee, Polarisationszustände einzelner Photonen bei der Erstellung von Verschlüsselungsalgorithmen zu verwenden, ist nicht neu. Eine solche Methode wurde erstmals 1970 von Stephen Wiesner, einem Doktoranden der Columbia University, vorgeschlagen und als anti-wissenschaftlich angesehen. Nur 13 Jahre später durfte Wiesners Werk im SIGACT News Magazin veröffentlicht werden und erhielt das höchste Lob in der wissenschaftlichen Gemeinschaft.

Nach der von Wiesner vorgeschlagenen Technologie sollten in jede Banknote 20 „Lichtfallen“ und jeweils ein in einem bestimmten Zustand polarisiertes Photon eingebaut sein. Jeder Banknote wurde eine eigene Seriennummer zugewiesen, die die Informationen des polarisierenden Photonenfilters codiert. Jeder Versuch, einen falschen Filter zu verwenden, würde die ursprüngliche Kombination polarisierter Photonen löschen, und es wurde vorgeschlagen, die eindeutige Folge von Polarisationsfiltern - Seriennummern von Banknoten in der Bank - zu speichern, um einen maximalen Schutz der Banknoten vor Fälschungen zu gewährleisten.

In der Sprache der Mathematik überschreitet die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen nicht autorisierten Kopierens einer solchen Rechnung nicht (5/6) ^ N (wobei N die Anzahl der Photonen auf der Banknote ist). Da die Echtheit einer durch Photonenkryptographie geschützten Banknote technisch nur einseitig von der ausstellenden Bank festgestellt werden kann, die Zugang zu Informationen über die Polarisation von Photonen hat, wurde der Einsatz der von Wiesner vorgeschlagenen Technologie erneut ausgesetzt.

Die Lösung des Problems - „Open-Source-Quantengeld“ im Jahr 2009 wurde von Experten des Massachusetts Institute of Technology vorgeschlagen. Nach ihrer Idee macht die Bank bei der Ausgabe jeder solchen Banknote eine geheime Beschreibung des Quantenzustands und einen Algorithmus zur Feststellung der Authentizität dieses Zustands aus. Die Gesamtheit dieser Informationen ermöglicht es Ihnen, die Echtheit der Rechnung gegenüber dem Interessenten genau zu bestimmen, gibt potenziellen Betrügern jedoch keine Antwort auf die Schlüsselfrage: Wie wurde die Codierung selbst durchgeführt?

Der Schwachpunkt des vorgeschlagenen Konzepts ist die Möglichkeit für die ausstellenden Banken selbst, die über vollständige Informationen verfügen, den Druck von supergeschützten Kopien von Banknoten in Betrieb zu nehmen. Um diese Einschränkung zu umgehen, schlugen die Autoren der Technologie vor, bei der Codierung von Seriennummern einen Quantenzustand zu verwenden, der selbst für Bankspezialisten in angemessener Zeit nicht dupliziert werden kann. Und es ist durchaus möglich, die Authentizität solcher Notizen mithilfe eines Algorithmus zu ermitteln, der auf dem Markov-Modell basiert .


_{Banknote von Stephen Wiesner, kodiert nach den Prinzipien der Quantenkryptographie. Foto: Wikimedia}

Fast ein halbes Jahrhundert nach der Bekanntgabe der theoretischen Grundprinzipien durch Stephen Wiesner gelang es den Physikern der Cornell University, die Entwicklung auf ein praktisches Stadium zu bringen und den ersten Prototyp des "Quanten" -Geldes der Zukunft zu erstellen. In Übereinstimmung mit dem vorgeschlagenen Prinzip wird beim Codieren der Seriennummer jeder geschützten Rechnung die Fähigkeit von Quantenbits verwendet, sich gleichzeitig in mehreren Zuständen zu befinden (0, 1 oder | A | ^ 2 + | B | ^ 2 = 1). In voller Übereinstimmung mit Wiesners Konzept wird eine eindeutige Seriennummer, die eine Prototyp-Banknote identifiziert, mit einer Folge von Photonen verschlüsselt, die in genau definierten Zuständen polarisiert sind.

Details der Studie und ein Vorabdrucks von Banknoten erhöhten Schutz präsentiert in der Veröffentlichung auf der Website der Bibliothek an der Cornell University(Cornell University Library).


_{Der Prototyp des Quantengeldes. Foto: Cornell University Library}

Einschränkungen der Methode und Lösungsvorschläge

Trotz der offensichtlichen Vorteile des kryptografischen Schutzes von Photonen werden die Vorzüge solcher Notizen, genauer gesagt die Empfindlichkeit des Photonencodes gegenüber externen Faktoren und die falsche Handhabung, die zu einer geringfügigen Änderung im Laufe der Zeit führen, zu einem wesentlichen Nachteil der Methode .

Die Suche nach Wegen zur Lösung des oben genannten Problems führte ein gemeinsames Team von Spezialisten des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik in Garching (Deutschland), der Harvard University in Cambridge (Massachusetts) und des California Institute of Technology in Pasadena zu dem Schluss, dass das in dieser Situation am besten geeignete die Anforderungen für reduzieren würde Überprüfung von Banknoten. Es wurde vorgeschlagen, Banknoten zu akzeptieren, deren Codekombination zu 90% und höher der ursprünglichen entspricht, und der resultierende Fehler kann durch Einführung einer neuen Klasse von Protokollverifizierungen beseitigt werden, die gegenüber Codierung, Speicherung und Decodierung von Quantenbits tolerant sind. Die Forschungsergebnisse wurden 2012 in PNAS veröffentlicht.

Das war alles, bei Ihnen gab es einen einfachen Service für die Auswahl komplexer Dronk.Ru- Geräte . Vergessen Sie nicht, unseren Blog zu abonnieren  , es wird noch viele weitere interessante Dinge geben. Der Sponsor der Post ist der LetyShops- Cashback-Service  . Geld für Einkäufe im Internet zurückerstatten. Weitere Informationen zu einem Cashback-Service finden Sie in unserem Artikel.  Wählen Sie einen Cashback-Service zum 6-jährigen Jubiläum von Aliexpress.

Source: https://habr.com/ru/post/de393345/