Il denaro quantistico genererà il crimine quantistico?

Negli ultimi due anni, un certo numero di dignitari quantistici si sono interessati al problema (relativamente) antico della moneta quantistica.

La sfida è creare uno stato quantico che possa funzionare come una forma di denaro. Proprio come il denaro normale, il denaro quantistico verrebbe scambiato al posto delle merci. Verrebbe inviato e ricevuto su Internet senza la necessità di coinvolgere terze parti come banche e società di carte di credito. Ciò renderebbe le transazioni anonime e difficili da tracciare, a differenza delle transazioni online di oggi che lasciano sempre una traccia cartacea elettronica. Questo è un grande vantaggio rispetto ai soldi di oggi.

Un altro è che gli stati quantistici non possono essere copiati, quindi il denaro quantistico non può essere contraffatto.

Ma il denaro quantistico deve avere un'altra proprietà: chiunque deve essere in grado di verificare che il denaro sia autentico. Questo risulta essere difficile perché le misurazioni sugli stati quantistici tendono a distruggerli. È come testare le banconote classiche vedendo se bruciano.

Ma c'è un modo per aggirare questo problema basato sulle idee alla base della crittografia a chiave pubblica. L'idea qui è di trovare un processo matematico che sia facile da eseguire in una direzione ma difficile nella direzione opposta. La moltiplicazione è il famoso esempio. È facile moltiplicare due numeri per ottenere un terzo, ma è difficile iniziare con il terzo numero e capire quali due fattori lo hanno creato.

La crittografia a chiave pubblica sfrutta questa asimmetria. Lo schema consiste nel pubblicare una chiave pubblica che chiunque può utilizzare per crittografare un messaggio. Questo è un processo facile come la moltiplicazione. Tuttavia, decifrare il messaggio è difficile per chiunque non disponga di un'altra chiave che viene mantenuta privata. Questo è equivalente al processo di factoring.

La cosa curiosa di questo processo è che la sua sicurezza non è dimostrata. Tutti accettano semplicemente che sia sicuro perché nessuno ha trovato un modo per fattorizzare facilmente i numeri, nonostante molti anni di tentativi.

C'è forse un modo per fattorizzare facilmente i numeri e se viene trovata la crittografia a chiave pubblica diventerebbe inutile da un giorno all'altro. Ma fino ad allora, tutti pensano che questo metodo sia sicuro. La cosa importante è che la crittografia a chiave pubblica non si basa su alcuna prova matematica di sicurezza ma si basa sulla convinzione comune che probabilmente sia sicura.

La domanda per i guru del denaro quantistico ci chiede se un processo altrettanto asimmetrico può portare a una simile garanzia di sicurezza per il denaro quantistico.

L'anno scorso abbiamo esaminato uno schema proposto da un gruppo del Massachusetts Institute of Technology di Cambridge. Questo gruppo ha creato e infranto schemi di denaro quantistico da un po' di tempo.

La loro idea è creare denaro quantistico composto da due parti: uno stato quantistico, come le proprietà quantistiche di un gruppo di fotoni, e un numero seriale classico che sia abbinato allo stato quantistico.

Qualsiasi utente di denaro quantistico può verificare che questo denaro sia kosher utilizzando un algoritmo quantistico in esecuzione su un computer quantistico. Se il numero di serie corrisponde allo stato quantistico, il computer restituisce il denaro per un uso futuro. Se non corrisponde, il denaro deve essere un falso. In questo caso il denaro viene distrutto.

La sicurezza di questo schema si basa sulla difficoltà che un falsario avrebbe nel creare uno stato quantistico in grado di ingannare l'algoritmo di verifica.

Il problema è che tutti gli schemi di denaro quantistico fino ad ora si sono rivelati insicuri. Ci sono sempre varie scappatoie che un falsario può usare per indurre l'algoritmo di verifica ad accettare stati quantistici contraffatti.

Oggi questo gruppo (o almeno la maggior parte di loro) guidato da Edward Farhi ha proposto un nuovo approccio che sperano sarà sicuro. Il loro denaro quantistico si basa su un nuovo tipo di asimmetria: che due nodi identici possono sembrare completamente diversi. Quindi, mentre può essere facile fare entrambi i nodi, è difficile trovare un modo per trasformarne uno nell'altro.

Farhi e co dicono: La presunta sicurezza del nostro schema di moneta quantistica si basa sul presupposto che, dati due nodi dall'aspetto diverso ma equivalenti, è difficile trovare esplicitamente una trasformazione che porti l'uno all'altro.

Sembra interessante, ma affronta la sfida dell'accettazione comune. Può essere che l'approccio del nodo quantistico sia sicuro e quindi non verrà interrotto nel prossimo futuro. Ma non infrangere un tale schema non equivale a dimostrarlo sicuro. Quindi potrebbe anche sfidare l'attacco e tuttavia essere ancora insicuro in un modo ancora da scoprire.

Quello che Farhi e compagni sperano è che tra 20 anni, quando sarà finalmente costruita un'internet quantistica in grado di trasportare denaro quantistico, l'enigma del nodo quantistico sembrerà ancora asimmetrico come lo è ora.

A quel punto, potremmo essere pronti ad accettarlo come base della moneta quantistica.

Anche allora, c'è un altro problema con il denaro quantistico che lo renderà poco pratico da accettare per la maggior parte delle persone. E questo è il limite dell'algoritmo di verifica. Questo restituisce il tuo denaro quantico se è reale e lo distrugge se è un falso.

Finora l'attenzione si è concentrata sulle possibilità che l'algoritmo accetti un pezzo di denaro quantistico contraffatto. E la risposta (sperata) è che la probabilità che ciò accada può essere ridotta arbitrariamente, in modo che il denaro quantistico sia effettivamente impossibile da falsificare.

Ma gli utenti più legittimi vorranno la risposta al problema inverso: quali sono le possibilità che l'algoritmo distrugga un pezzo di denaro quantico perfettamente buono?

Le teste d'uovo quantistiche possono tentare di rassicurare gli utenti dicendo che le perdite possono essere arbitrariamente piccole. Non funzionerà. Quello che stanno dicendo è che una piccola percentuale del tuo sudato denaro quantistico scomparirà sempre nel nulla ogni volta che lo usi. Pochi individui probabilmente accetteranno questo tipo di 'tassa quantistica', molto meno una banca che elabora miliardi di dollari ogni giorno.

Un modo per aggirare questo sarebbe semplicemente quello di coniare più denaro quantico per compensare le perdite. Il problema qui è la natura statistica del processo. Non è difficile immaginare che utenti malintenzionati rubino denaro e poi affermino che è stato perso a causa delle tasse quantistiche. O richiedere tasse quantistiche che non sono state sostenute.

Quindi, sebbene il denaro quantistico prevenga un tipo di comportamento dannoso, apre un'area completamente nuova della criminalità quantistica. E potrebbe essere un prezzo troppo alto da pagare.

Rif: arxiv.org/abs/1004.5127 : Soldi quantistici dai nodi

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