ИА «Ореанда-Новости» Исследователи из NTT Research сообщили о том, что использование квантовых вычислений в сочетании с теорией узлов может привести к созданию «квантовых денег» или неподделываемой валюты, идея которой впервые была озвучена в 70-х годах прошлого века физиком Ственом Визнером.

Идея «квантовых денег» основана на принципе работы квантового компьютера, в свою очередь, основополагающим элементом работы которого является «квантовая суперпозиция». Физики давно уже заметили, что на уровне атомных и субатомных частиц, квантовом уровне, материя может вести себя не так, как до этого общепринято полагалось. Эффект «квантовой суперпозиции» заключается в том, что одна и та же частица может быть одновременно в двух состояниях. Если бит информации в обычном компьютере может занимать стандартные позиции «0» или «1», то в квантовом компьютере бит может быть и «0» и «1» одновременно, становясь кубитом, неким квантовым эквивалентом классической единицы измерения. Более того, кубит может принимать некое среднее положение между «0» и «1», и даже быть «10», «11», «01». Такое действительное положение вещей увеличивает вычислительную мощь квантовых компьютеров в миллионы раз, делая их очень привлекательными для будущего всей IT-индустрии.

В сущности, кубиты – это атомы, пойманные в «ловушки» и подталкиваемые к определённым взаимодействиям. Они имеют свои координаты, строго индивидуальное расположение, на этом принципе, в сущности, и основывается принцип «квантовых денег»: фотоны облучают группу атомов, которая возбуждается и перестраивается в определённом порядке. При повторном облучении этот порядок снова восстанавливается. Опыты с кубитами, направленные на создание «квантовой валюты», уже проводила в 2018-м году группа специалистов из CNRS. В итоге экспериментов была подтверждена возможность использования атомарного привязывания банковского номера к карте, т. е. доказана возможность ситуации, когда невозможно существование двух карт с одним номером.

Однако, проблема имеет более широкий охват. Постепенное развитие квантовой техники позволит злоумышленникам производить раскодировку банковских шифров, до сих пор считавшимися верхов кодирования. Постоянно многократно растущие мощности квантовых суперкомпьютеров позволят это сделать в ближайшее время. Поэтому встаёт очевидный насущный вопрос о защите банковских систем, денежных носителей, шифров, что может обеспечить лишь «квантовая нумеризация». Чтобы осуществить идею «квантовых денег» на практике, сотрудники NTT Research обратились к теории узлов.

Узлы на верёвке похожи один на другой, выполняют одни и те же функции, но при этом они различны. Учёные обратились к «узлам» как методу верификации «квантовых денег». Например, узел из восьми будет узлом из восьми даже если он свободен, «болтается» и не имеет жёсткой «сцепки». В отношении своих функций он ничем не будет отличаться от другого, более плотного, узла-восьмёрки. Но просчитать, можно ли этот узел «затянуть» и насколько, позволят лишь вычисления на квантовом компьютере. Исследователи идентифицируют узлы с помощью «инвариантов» - критериев, позволяющих опознать узлы как один тип, но в то же время найти в них отличие.

Вычисление инвариантов по эквивалентным узлам позволяет прийти к тождественности, даже если внешне узлы имеют отличия. Сотрудник NTT Research Марк Жандри и его коллеги предложили систему идентификации квантовых денег, основанную на вычислении инвариантов при классификации, что легло в основу проверки подлинности денег. В данной системе каждая валютная единица представляет из себя набор кубитов с прилагаемым списком инвариантов. При соотнесении инвариантов с кубитами выясняется, что невозможно найти другое такое же сочетание узлов, так же совпадающих. Принцип прост, но требует больших мощностей в осуществлении инвариативной проверки. Самым главным плюсом является то, что невозможно создать копию единицы квантовой валюты по закону «неклонирования».

В случае, даже если появится злоумышленник, очень много знающий о квантовых деньгах и узлах, копирование кубитов трансформирует их настолько, что они просто будут непригодны для использования. Впрочем, весь процесс «опознавания» «квантовой валюты» требует огромного количества энергии и вычислений на квантовых суперкомпьютерах, поэтому пока эта идея далека от реализации. Возможно, создание ещё более совершенной компьютерной техники сможет приблизить эпоху «квантовой нумерации» денег.

Мозалевский Владимир, ИА «Ореанда-Новости»