Квантовые деньги
Схема квантовых денег — это квантовый криптографический протокол, который создает и проверяет банкноты, устойчивые к подделке . Он основан на принципе, согласно которому квантовые состояния не могут быть полностью дублированы ( теорема о запрете клонирования ), что делает невозможным создание квантовых денег путем включения квантовых систем в их конструкцию.
Концепция была впервые предложена Стивеном Визнером примерно в 1970 году (хотя она оставалась неопубликованной до 1983 года). [1] а позже повлиял на развитие протоколов распределения квантовых ключей, используемых в квантовой криптографии .
Визнера квантовых Схема денег
Схема квантовых денег Визнера была впервые опубликована в 1983 году. [1] Формальное доказательство безопасности с использованием методов полуопределенного программирования было предоставлено в 2013 году. [2]
Помимо уникального серийного номера на каждой банкноте (эти банкноты на самом деле больше похожи на чеки, поскольку для каждой транзакции требуется этап проверки в банке), существует ряд изолированных квантовых систем с двумя состояниями. [3] Например, можно использовать фотоны в одной из четырех поляризаций: под углом 0°, 45°, 90° и 135° к некоторой оси, которая называется вертикальной. Каждый из них представляет собой систему с двумя состояниями в одном из двух оснований: горизонтальный базис имеет состояния с поляризацией под углом 0 ° и 90 ° к вертикали, а диагональный базис имеет состояния под углом 45 ° и 135 ° к вертикали.
В банке есть запись всех поляризаций и соответствующие серийные номера. На банкноте напечатан серийный номер, но поляризация держится в секрете. Таким образом, хотя банк всегда может проверить поляризацию, измеряя поляризацию каждого фотона в правильном базисе, не внося никаких возмущений, потенциальный фальшивомонетчик, не знающий базисов, не может создать копию состояний поляризации фотона, поскольку даже если он знает Если он выберет неправильную из двух баз для измерения фотона, это изменит поляризацию фотона в ловушке, и созданная поддельная банкнота будет иметь эту неправильную поляризацию.
Для каждого фотона потенциальный фальшивомонетчик имеет вероятность успеха в его правильном дублировании. Если общее количество фотонов на банкноте равно , дубликат будет иметь вероятность прохождения проверочного теста банка. Если велика, то эта вероятность становится экспоненциально малой. Тот факт, что квантовое состояние не может быть скопировано, в конечном итоге гарантируется его доказательством теоремой о запрете клонирования , которая лежит в основе безопасности этой системы.
Практические реализации [ править ]
В настоящее время квантовые деньги непрактично реализовать с помощью современных технологий, поскольку квантовые банкноты требуют хранения квантовых состояний в квантовой памяти . Квантовая память в настоящее время может хранить квантовые состояния лишь в течение очень короткого времени.
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Визнер, Стивен (1 января 1983 г.). «Сопряженное кодирование». Новости СИГАКТ . 15 (1): 78–88. дои : 10.1145/1008908.1008920 . ISSN 0163-5700 . S2CID 207155055 .
- ^ Молина, Абель; Видик, Томас; Уотроус, Джон (2013). «Оптимальные атаки и обобщения фальшивомонетчиков для квантовых денег Виснера» (PDF) . Теория квантовых вычислений, связи и криптографии (TQC 2012) . Шпрингер, Берлин, Гейдельберг. стр. 45–64. дои : 10.1007/978-3-642-35656-8_4 .
- ^ Ло, Спиллер и Попеску, Введение в квантовые вычисления и информацию (1998), стр. 81–83.
