Myšlenka kvantových peněz, u nichž lze zajistit mnohem větší bezpečnost, se objevila už v 70. letech minulého století a je stále aktuálnější, neboť jde o možnou budoucnost bezpečnosti elektronických finančních transakcí. Spolu s rostoucím výkonem počítačů je totiž stále obtížnější ochrana proti útokům hackerů, kteří se mimo jiné pokouší o platby s pomocí „padělaných“ peněz.
„Kvantové počítače a další zařízení budou umět snadno prolomit algoritmy, jimiž jsou nyní finanční transakce chráněny. Možným řešením této bezpečnostní otázky je právě využití takzvaných kvantových peněz,“ nastínil jeden z autorů studie Antonín Černoch. Práci už publikoval časopis NPJ Quantum Information z prestižního vědeckého vydavatelství Nature.
Mohou mít podobu například laserového paprsku
Jedná se o virtuální bankovky zapsané do kvantových stavů fotonů, tedy základních částic, které mohou mít podobu například laserového paprsku. Velmi laicky řečeno jde o jakési balíčky energie světla.
Bezpečnost této metody finančních transakcí mají zajišťovat samotné fyzikální zákony. Podle současných poznatků kvantové mechaniky totiž nelze kvantové stavy nikdy stoprocentně duplikovat, tudíž velmi zjednodušeně řečeno v případě takovýchto virtuálních bankovek nelze vyrobit padělek, protože každá je jedinečná.
Dosud šlo ale jen o teorii, kterou teprve nyní olomoučtí vědci ze Společné laboratoře optiky a Regionálního centra pokročilých technologií a materiálů Univerzity Palackého ve spolupráci s kolegy z Polska a Japonska experimentálně ověřili.
„V našem článku jsme představili první experimentální provedení protokolu pro kvantové peníze a zaměřili se na testování jejich odolnosti vůči kopírovacím metodám. Testovali jsme několik navržených schémat kvantových bankovek a ukázali, která obstojí i proti optimálnímu klonovacímu stroji,“ uvedl další z autorů studie Karel Lemr.
Vědci si zahráli na výrobce peněz i padělatele současně
Vědci mohli navázat na své předchozí výsledky z oblasti kvantového zpracování informace, jejího přenosu i šifrování. Jádrem experimentu byl kvantový kloner, tedy zařízení pro kopírování kvantových stavů, které zdejší vědci v minulosti vyvinuli.
Zjednodušeně řečeno šlo o jakousi kopírku, která dokáže kvantové stavy kopírovat. Ne sice stoprocentně, ale nejlépe jak to přírodní zákony umožňují.
„V článku jsme řešili i úspěšnost klonovacího procesu. Naše předchozí zařízení jsme konstruovali tak, aby kopie byly co nejvěrnější. Nicméně účinnost kopírování byla nízká, maximálně třicetiprocentní. U kvantových peněz je ale potřeba, aby alespoň polovina fotonů přežila a dorazila do banky,“ doplnil Antonín Černoch.
Vědci proto podle něj museli zkombinovat několik přístupů klonování tak, aby měli vyšší úspěšnost a nepřekročili mez, za níž už banka bude peníze považovat za poškozené. V laboratoři pak simulovali přenos informace mezi bankami, kdy při pokusu fotony vysílali na krátké vzdálenosti. V optických vláknech už ale mohou proudit na vzdálenosti desítek kilometrů.
Právě na přenos kvantové informace v sítích se olomoučtí vědci nyní zaměřují. Testují různé prototypy komunikačních sítí a ověřují jejich funkčnost. K začátku reálného využívání kvantových peněz je ale také potřeba ještě vyvinout kvantové paměti, tedy jakési peněženky, v nichž by bylo možné finance v této podobě uchovávat.
