Квантовые деньги будущего

История квантовой криптографии зародилась еще в 1960-е годы в США. В то самое время, когда студент Нью-Йоркского Колумбийского университета Стивен Визнер поведал своему бывшему однокурснику идею возможности применения квантовых состояний для защиты денежных купюр.

В 1969 году молодой аспирант закончил свою статью и попытался опубликовать её в журнале IEEE Transactions on Information Theory под названием «Conjugate coding», но все усилия были напрасны, так как в то время его суждения посчитали фантастическими и не отнеслись к ним с должной серьезностью. Только в 1983 г. статья вышла в свет в издании ACM Newsletter Sigact News и получила высокую оценку в научном сообществе.

Самое притягательное в задумке защиты банкнот квантовым контролем подлинности, что он базируется не на математической модели, чему присущи сложные вычисления и вполне известные злоумышленнику алгоритмы, а на физическом способе.

Смысл задумки заключается в том, чтобы на каждую купюру нанести несколько квантовых микрообъектов. Это могут быть несколько десятков оптических ловушек и фотоны, поляризованные под установленным углом.

Каждой банкноте присваивается серийный номер (СН), который также содержится в базе данных банка (БД) вместе с поляризацией фотона, как показанно на рисунке 1. Если купюра будет обращаться в банке, то не составит труда проверить в БД соответствие на купюре СН и поляризации фотонов с первого раза.

Рисунок 1 – квантовая купюра, показанная в статье Визнера

При попытке злоумышленника подделать купюры, либо сделать копию это легко будет заметно банку. Дело в том, что на каждое преступное деяние есть лишь 1 попытка. После несоответствия поляризаций фотон просто «исчезает», что ограничивает преступника в сведениях об этом фотоне. Поэтому банк определит злоумышленника при первой же ошибке в подделке банкноты.

Чтобы минимизировать «удачную попытку» преступника, высчитывается наивысшая вероятность допущения ошибки по формуле (5/6) n, где n - количество фотонов на купюре).

В предложенном методе защиты денег Визнера существует и немало недостатков, основные это: помехи и превышения полномочий банка, выпускающих данный вид купюр.

Помехи могут появиться в результате воздействия шума и небрежного обращения, так как квантовое ядро само по себе достаточно чувствительно, в следствии чего с течением времени код может немного измениться. Это послужило тому, что, сейчас, ученые вынуждены отказаться от 100% сходства и сойтись на 90% соответствии. Справедливо отметить, что это качественный результат, так как в нынешнее время преступникам удается подделать до 95% знаков на купюрах.

Что касается проблемы наделением власти банка-эмитента или его сотрудников, то этот вопрос, должен решиться внедрением технических новинок и принятием правовых норм, которые будут регулироваться законом.

Завершая статью хочется сказать, что в наше время технология «квантовых денег» активно развивается, так как фальшивомонетчикам предвещают большое будущее. В этих условиях физики продолжают разработку и изучение квантовых денежных средств, которые не поддавались бы подделке.