康奈尔大学的科学家创造了未来“量子”货币的原型

根据国际纸币社区（IBNS）的研究，英镑和澳元被认为是最免受伪造的保护。同时，以目前的技术水平伪造这些钞票是很现实的。康奈尔大学的科学家使用基于光子量子态编码的加密算法，找到了一种几乎不可能伪造钞票的方式。我们将在今天的出版物中讨论有关未来“量子”货币的更多细节。



创建加密算法时使用单光子偏振态的想法并不新鲜。哥伦比亚大学的研究生斯蒂芬·维斯纳（Stephen Wiesner）于1970年首次提出了这种方法，并被认为是反科学的。仅13年后，维斯纳的著作就被允许在《 SIGACT新闻》杂志上发表，并在科学界获得了最高的赞誉。

根据维斯纳（Wiesner）提出的技术，每张钞票应内置20个“光陷阱”和一个在一定状态下偏振的光子。每张钞票被分配了自己的序列号，该序列号编码了偏振光子滤光片的信息。任何使用不正确滤光镜的尝试都会擦除偏振光子的原始组合，因此建议保存偏振滤光镜的唯一序列-银行中的纸币序列号，以确保最大程度地保护钞票免遭伪造。

用数学的语言来说，成功地未经授权复印这种钞票的概率不超过（5/6）^ N，（其中N是钞票上的光子数）。同时，由于从技术上讲，受光子密码学保护的钞票的真实性只能由能够获得有关光子极化信息的发卡银行单方面确定，因此维斯纳提出的技术再次被搁置。

麻省理工学院的专家提出了解决问题的方法-2009年的“开源量子货币”。根据他们的想法，银行在发行每张这样的钞票时，会为其补充对量子状态的秘密描述以及用于确定该状态真实性的算法。此类信息的全部内容使您可以准确地确定对相关方的账单真实性，但不能给潜在的欺诈者一个关键问题的答案：编码本身是如何进行的。

所提出的概念的弱点是，拥有全部信息的发卡银行本身有可能将超级保护的票据的打印投入生产。为了克服这一限制，该技术的作者建议在对序列号进行编码时使用量子状态，在合理的时间内，即使是银行专家也无法复制。利用基于马尔可夫模型的算法建立这种票据的真实性很有可能。


_{Stephen Wiesner的钞票，按照量子密码学的原理编码。图片：Wikimedia}

斯蒂芬·威斯纳（Stephen Wiesner）宣布了基本理论原理后将近半个世纪，康奈尔大学的物理学家设法将这一发展推向了现实阶段，并创造了未来“量子”货币的第一个原型。根据提出的原理，在对每个受保护票据的序列号进行编码时，将使用量子位同时处于多个状态（0、1或| A | ^ 2 + | B | ^ 2 = 1）的能力。完全按照维斯纳（Wiesner）的概念，使用在严格定义的状态下极化的光子序列对识别原型钞票的唯一序列号进行加密。康奈尔大学图书馆网站上的出版物

中提供了增强防伪钞票的研究细节和预印本。（康奈尔大学图书馆）。


_{量子货币的原型。照片：康奈尔大学图书馆}

方法的局限性和提出的问题解决方案

尽管光子密码保护具有明显的优势，但此类注释的优点，或更确切地说，是光子代码对外部因素的敏感性和不正确的处理，导致随时间的细微变化，成为该方法的主要缺点。 。

寻找解决上述问题的方法的结果是，来自加兴（德国）的马克斯·普朗克量子光学研究所，剑桥（麻萨诸塞州）的哈佛大学和帕萨迪纳的加利福尼亚理工学院的专家团队联合得出结论，认为在这种情况下最合适的做法将减少对钞票验证。提议接受钞票，其代码组合与原始钞票的编码组合达到90％或更高，并且可以通过引入一类新的协议验证来消除由此产生的错误，该协议验证可以耐受量子比特的编码，存储和解码。研究结果于2012年在PNAS上发表。

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Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN393345/