Dinero cuántico

Un sistema de dinero cuántico es un protocolo criptográfico cuántico que crea y verifica billetes resistentes a la falsificación . Se basa en el principio de que los estados cuánticos no pueden duplicarse a la perfección (el teorema de no clonación ), lo que imposibilita la falsificación de dinero cuántico al incluir sistemas cuánticos en su diseño.

El concepto fue propuesto por primera vez por Stephen Wiesner alrededor de 1970 (aunque permaneció inédito hasta 1983), ^{[ 1 ]} y posteriormente influyó en el desarrollo de protocolos de distribución de claves cuánticas utilizados en criptografía cuántica .

El esquema de dinero cuántico de Wiesner se publicó por primera vez en 1983. ^{[ 1 ]} En 2013 se presentó una prueba formal de seguridad, utilizando técnicas de programación semidefinida . ^{[ 2 ]} Además de un número de serie único en cada billete (estos billetes son en realidad más parecidos a cheques, ya que se requiere un paso de verificación con el banco para cada transacción), existe una serie de sistemas cuánticos aislados de dos estados. ^{[ 3 ]} Por ejemplo, se podrían usar fotones en una de cuatro polarizaciones: a 0°, 45°, 90° y 135° con respecto a un eje, que se denomina vertical. Cada uno de estos es un sistema de dos estados en una de dos bases: la base horizontal tiene estados con polarizaciones a 0° y 90° con respecto a la vertical, y la base diagonal tiene estados a 45° y 135° con respecto a la vertical. En el banco, existe un registro de todas las polarizaciones y los números de serie correspondientes. En el billete se imprime el número de serie, pero las polarizaciones se mantienen en secreto. Por lo tanto, si bien el banco siempre puede verificar las polarizaciones midiendo la polarización de cada fotón en la base correcta sin introducir ninguna perturbación, un posible falsificador que desconozca las bases no puede crear una copia de los estados de polarización del fotón, ya que incluso si conoce las dos bases, si elige la incorrecta para medir un fotón, cambiará la polarización del fotón en la trampa, y el billete falsificado resultante tendrá esta polarización errónea.

Por cada fotón, el posible falsificador tiene una probabilidad${\displaystyle 3/4}$de éxito en duplicarlo correctamente. Si el número total de fotones en el billete es${\displaystyle N}$, un duplicado tendrá probabilidad${\displaystyle (3/4)^{N}}$de superar la prueba de verificación del banco. Si${\displaystyle N}$Si es grande, esta probabilidad se vuelve exponencialmente pequeña. El hecho de que un estado cuántico no pueda copiarse está garantizado en última instancia por su demostración mediante el teorema de no clonación , que sustenta la seguridad de este sistema.

En la actualidad, el dinero cuántico no es viable con la tecnología actual, ya que los billetes cuánticos requieren almacenar los estados cuánticos en una memoria cuántica . Actualmente, las memorias cuánticas solo pueden almacenar estados cuánticos durante un tiempo muy breve.

• Problema de coincidencia oculta