Нобелівська премія, квантова заплутаність і криптовалюта

Квантові гроші — це гроші, створені за принципом квантової механіки;


Останнім часом найбільшою подією для квантової механіки стала Нобелівська премія з фізики у 2022 році;


Характеристики «квантової заплутаності» стали незамінною основою для глобальної конкуренції в дослідженнях і розробці квантових технологій.


Не приймайте рішень у разі неприємностей, квантова механіка. Можливо, тепер нам слід переосмислити глибинний зміст цього речення.




Вступ

Говорячи про квантову заплутаність, чи думаєте ви, що колись у майбутньому можуть з’явитися квантові гроші? Хоча до цього ще далеко, ми можемо спробувати відкрити куточок таємничої завіси квантових технологій. Можливо, саме в ньому криється майбутнє криптосвіту.


Що таке квантові гроші?


Квантові гроші — це форма грошей, розроблена на основі принципів квантової механіки, яка створює гроші, які неможливо підробити. Ця концепція має певний вплив на розвиток квантового розподілу ключів.

Квантові гроші є формою грошей. Він використовує закони квантової механіки, щоб гарантувати, що відповідні гроші неможливо скопіювати, але в той же час їх можна легко перевірити. Ці характеристики роблять його ідеальним засобом обміну, як і звичайну готівку, без ризику підробки.

Цю ідею вперше запропонував фізик Стівен Візнер у 1970 році. Використана концепція полягає в тому, що будь-яка спроба виміряти невідомий квантовий стан неминуче зруйнує його. Навпаки, процес вимірювання відомого квантового стану зберігає його. Візнер зрозумів, що якщо деталі квантового стану зберігаються в таємниці (наприклад, зберігаються в таємниці центральним банком), цей атрибут можна використовувати для забезпечення автентичності квантових грошей і гарантії, що вони ніколи не будуть скопійовані.

Відтоді ідея квантових грошей стала дуже впливовою, послуживши основою для багатьох експериментів і технологій квантової криптографії, і стала звичайною справою: протокол квантових грошей повинен мати ефективний і готовий стан грошей, ефективну публічну автентифікацію та можливість підробити.


Нобелівська премія та квантова заплутаність


Останнім часом найбільшою подією для квантової механіки стала Нобелівська премія з фізики у 2022 році;

4 жовтня 2022 року Шведська королівська академія наук оголосила, що Нобелівську премію з фізики 2022 року отримають французький вчений Ален Аспект, американський вчений Джон Ф. Клаузер і австрійський вчений Антон Цайлінгер на знак визнання їхнього внеску в «експерименти з заплутаних фотонів, встановлюючи порушення нерівностей Белла та новаторство квантової інформаційної науки».

З моменту народження квантової механіки на початку минулого століття вона породила такі великі винаходи, як транзистори та лазери, що наукове співтовариство називає першою квантовою революцією. Нещодавно друга квантова революція, представлена квантовими обчисленнями та квантовою комунікацією, знову піднімається. Королівська шведська академія наук заявила в бюлетені Нобелівської премії, що внесок трьох переможців цього року в експерименти з квантової заплутаності «розчистив шлях для нової технології, заснованої на квантовій інформації».

Квантова заплутаність протягом тривалого часу була одним із найбільш суперечливих питань у квантовій механіці. Квантова заплутаність - це дивне квантово-механічне явище. Існує кореляція між двома квантовими станами в заплутаному стані незалежно від того, наскільки вони віддалені один від одного. Один із квантових станів змінюється, а інший стан змінюється миттєво.

Довгий час деякі фізики в особі Ейнштейна скептично ставилися до квантової заплутаності, і Ейнштейн назвав це «моторошною дією на відстані». Вони вважають, що квантова теорія є «неповною», і існує якась взаємодія або передача інформації між заплутаними частинками, які не спостерігалися людьми, тобто «прихована змінна».


У 1960-х роках фізик Джон Стюарт Белл запропонував «нерівність Белла», яку можна використовувати для перевірки квантової механіки. Якщо нерівність Белла завжди виконується, то квантову механіку можна замінити іншими теоріями.

Щоб перевірити нерівність Белла, американський вчений Джон Френсіс Клаузер розробив відповідні експерименти, в яких використовується спеціальне світло для опромінення атомів кальцію, щоб випромінювати заплутані фотони, а потім використовується фільтр для вимірювання стану поляризації фотонів. За допомогою ряду вимірювань Клаузер може довести, що експериментальні результати порушують нерівність Белла та узгоджуються з передбаченнями квантової механіки.

Однак цей експеримент має обмеження, включаючи низьку ефективність експериментального пристрою у генеруванні та захопленні частинок, а також фіксований кут фільтра. На цій основі французький вчений Ален Аспект розробив нову версію експерименту, і ефект вимірювання кращий. Аспект заповнив важливу лазівку в експерименті Клаузера та дав дуже чіткий результат: квантова механіка правильна, і немає «прихованої змінної».

Пізніше австрійський вчений Антон Цайлінгер провів додаткові експерименти для перевірки нерівності Белла. В одному з експериментів використовувалися сигнали від далеких галактик для керування фільтром, щоб сигнали не впливали один на одного, що ще більше підтвердило правильність квантової механіки. Зайлінгер і його колеги також продемонстрували явище під назвою квантова телепортація за допомогою квантової заплутаності, тобто квантовий стан передається від однієї частинки до іншої. Його команда також досягла значного прогресу в дослідженнях квантової комунікації.

В офіційному бюлетені Нобелівської премії зазначено, що дослідники в усьому світі знайшли багато нових методів використання потужних властивостей квантової механіки, і все це завдяки внеску трьох переможців цього року. Вони усунули «перешкоди», такі як нерівність Белла, і були схвалені багатьма відомими засобами масової інформації як «розчищення шляху для нових технологій, заснованих на квантовій інформації».


Чи може квантова технологія змінити визначення криптовалюти?


Характеристики «квантової заплутаності» стали незамінною основою для глобальної конкуренції в дослідженнях і розробці квантових технологій. Типовим є квантовий комп'ютер із швидким розвитком технологій. Наприклад, у 2019 році Google у Сполучених Штатах вирішив проблему, що для використання найскладнішого суперкомп’ютера потрібно 10 000 років приблизно за 3 хвилини.

Хоча квантові гроші називаються грошима, за способом використання вони більше нагадують чек, адже кожна транзакція потребує верифікації банку. На додаток до унікального номера, надрукованого на кожній квантовій грошах, існує також ізольована квантова система з двома квантовими станами.

Окрім реальних грошей, можливим напрямком є і квантові гроші. Однак, на відміну від інших поширених криптовалют (таких як біткойн), квантові гроші не можуть бути створені за принципом неклонування. Компромісом є використання квантових кодів для виправлення помилок і зберігання грошей у різних частинах. Коли частина грошей пошкоджена, помилку можна виправити.

Навіть якщо гроші не пройшли перевірку банку, це не означає, що це повинні бути фальшиві гроші: це можуть бути справжні гроші, але їх поверхня відхилення фотонів змінена під впливом зовнішнього середовища або виміряна. з неправильною підкладкою (це може бути особа, яка намагається зробити фальшиві гроші, або зламаний детектор грошей).

Таким чином, поточна формула квантових грошей має недолік: процес перевірки може виконуватися лише довіреними установами (наприклад, центральним банком), інакше деталі квантового стану залишатимуться конфіденційними.

Однак поява децентралізованих валют, таких як біткоін та ефір, привернула увагу людей до грошової системи, яка не вимагає централізованого контролю. Таким чином, це нове дослідження знайшло спосіб створити квантові гроші, які може перевірити будь-хто: воно може повністю децентралізувати квантові гроші без необхідності використовувати блокчейн для безпечного запису транзакцій.

Безпека цього нового методу походить від постквантового шифрування, і він може протистояти атакам квантових комп’ютерів.


Найперспективніша проблема включає математичну ідею «решітки», яка є багатовимірною решіткою, утвореною групою векторів. Точки в цій решітці з'єднані векторами різної довжини, і ці вектори легко обчислити. Однак важко знайти найкоротший вектор у решітці, особливо коли решітка є випадковою.

Один із методів полягає в тому, щоб обчислити відстань між усіма точками у випадковій решітці та, нарешті, знайти вектор із найкоротшою відстанню. Але оскільки решітки стають більшими або містять більше вимірів, цю проблему стає важко вирішити навіть для квантових комп’ютерів.

Метод, запропонований у цьому дослідженні, полягає в кодуванні випадкової решітки в квантову властивість квантової грошової одиниці, якою може бути атомний масив. Кожен, хто хоче скопіювати ці гроші, повинен відтворити цю випадкову сітку. Але це можна зробити лише тоді, коли відомий найкоротший вектор, і навіть квантові комп’ютери не можуть виконати це завдання.

Стан квантових грошей у цьому експерименті є суперпозицією станів на сфері Гауса (відображення вектора кожної точки на поверхні об’єкта на сферу). Цей теоретичний експеримент може забезпечити безпеку коштів, і його легко перевірити, оскільки квантовий стан решітки має специфічні властивості: будь-який користувач може перевірити його.

Нарешті, експериментальні результати «сфери Гауса» сформують фізичну систему, яку неможливо скопіювати, але легко перевірити.

«Оскільки наш грошовий стан є фізичним і відчутним, їх можна використовувати як матеріальні, але непідробні купюри, але їх також можна передавати як цифрові гроші через квантові канали». Андрій Хесін з Массачусетського технологічного інституту та інші сказали, що все це робили покупець і продавець без будь-яких записів транзакцій: як звичайна готівка сьогодні. «Перевірку права власності можна завершити локально та офлайн, без глобальної синхронізації через блокчейн та інші механізми».

Однак, незважаючи на те, що наведена вище теорія можлива, ми повинні усвідомлювати, що технології, необхідної для реалізації квантових грошей, не існує, не кажучи вже про те, щоб їх можна було використовувати на ринку у великих масштабах, тому її обмеження обговорюються лише теоретично.


Висновок


Не приймайте рішень у разі неприємностей, квантова механіка. Можливо, тепер нам слід переосмислити глибинний зміст цього речення.

Тепер «квантова заплутаність» вперше доведена і офіційно вийшла на сцену світової науки, яка також є основою високошвидкісних обчислень у майбутньому. Вважається, що з безперервним прогресом у квантових дослідженнях, більше простору для інновацій та розвитку буде привнесено до майбутньої оцінки фінансових ризиків, блокчейну, штучного інтелекту (ШІ) та іншого промислового використання.

Давайте з нетерпінням подивимося на багатообіцяюче майбутнє квантових технологій у сфері блокчейну.



Автор: Gate.io Спостерігач: Байрон Б. Перекладач: Джой З.

Відмова від відповідальності:

* Ця стаття представляє лише погляди спостерігачів і не містить інвестиційних пропозицій.

*Gate.io залишає за собою всі права на цю статтю. Повторне розміщення статті буде дозволено за умови посилання на Gate.io. У всіх інших випадках через порушення авторських прав буде подано судовий позов.