Premio Nobel, entrelazamiento cuántico y criptomoneda

Quantum Money es un dinero diseñado según el principio de la mecánica cuántica;

Recientemente, el momento de mayor orgullo para la mecánica cuántica fue el Premio Nobel de Física en 2022;

Las características del "entrelazamiento cuántico" se han convertido en una base indispensable para la competencia mundial en la investigación y el desarrollo de la tecnología cuántica.

No tomar ninguna decisión en caso de problemas, la mecánica cuántica. Quizás ahora debamos replantearnos la profunda connotación de esta frase.

Introducción

Cuando se habla de entrelazamiento cuántico, ¿piensa usted que puede haber dinero cuántico algún día en el futuro? Aunque todavía está lejos, podemos intentar abrir un rincón del misterioso velo de la tecnología cuántica. Quizá el futuro del mundo de las criptomonedas se esconda en él.

¿Qué es el dinero cuántico?

El dinero cuántico es una forma de dinero diseñada en base al principio de la mecánica cuántica, que hace que el dinero no pueda ser falsificado. Este concepto tiene un cierto impacto en el desarrollo de la distribución de claves cuánticas.

El dinero cuántico es una forma de dinero. Utiliza las leyes de la mecánica cuántica para garantizar que el dinero correspondiente no pueda ser copiado, pero al mismo tiempo, puede ser validado fácilmente. Estas características lo convierten en un medio de intercambio ideal, al igual que el dinero ordinario, sin riesgo de falsificación.

Esta idea fue propuesta por primera vez por el físico Stephen Wiesner en 1970. El concepto utilizado es que cualquier intento de medir un estado cuántico desconocido lo destruirá inevitablemente. En cambio, el proceso de medición de un estado cuántico conocido lo conserva. Wiesner se dio cuenta de que si los detalles del estado cuántico se mantienen en secreto (por ejemplo, mantenidos en secreto por el banco central), este atributo puede utilizarse para garantizar la autenticidad del dinero cuántico y asegurar que nunca será copiado.

Desde entonces, la idea del dinero cuántico ha sido muy influyente, constituyendo la base de muchos experimentos y tecnologías de criptografía cuántica, y se ha convertido en algo rutinario: un protocolo de dinero cuántico debe tener un estado de dinero efectivo y preparable, una autenticación pública efectiva y no falsificable.

El Premio Nobel y el entrelazamiento cuántico

Recientemente, el momento de mayor orgullo para la mecánica cuántica fue el Premio Nobel de Física de 2022;

El 4 de octubre de 2022, la Real Academia Sueca de las Ciencias anunció que el Premio Nobel de Física 2022 se concedería al científico francés Alain Aspect, al científico estadounidense John F. Clauser y al científico austriaco Anton Zeilinger, en reconocimiento a sus contribuciones a "los experimentos con fotones entrelazados, estableciendo la violación de las desigualdades de Bell y siendo pioneros en la ciencia de la información cuántica".

Desde el nacimiento de la mecánica cuántica a principios del siglo pasado, ésta ha dado lugar a inventos tan importantes como los transistores y los láseres, lo que la comunidad científica denomina la primera revolución cuántica. Recientemente, la segunda revolución cuántica, representada por la computación y la comunicación cuánticas, está volviendo a surgir. La Real Academia Sueca de las Ciencias dijo en el Boletín del Premio Nobel que las contribuciones de los tres ganadores de los experimentos de entrelazamiento cuántico de este año "han despejado el camino para una nueva tecnología basada en la información cuántica".

El entrelazamiento cuántico ha sido uno de los temas más controvertidos de la mecánica cuántica durante mucho tiempo. El entrelazamiento cuántico es un extraño fenómeno de la mecánica cuántica. Existe una correlación entre dos estados cuánticos en un estado de entrelazamiento, independientemente de la distancia a la que se encuentren. Uno de los estados cuánticos cambia, y el otro estado cambia instantáneamente.

Durante mucho tiempo, algunos físicos representados por Einstein se mostraron escépticos con el entrelazamiento cuántico, y Einstein lo llamó "acción fantasmal a distancia". Creen que la teoría cuántica es "incompleta", y que existe algún tipo de interacción o transferencia de información entre las partículas entrelazadas que no ha sido observada por el ser humano, es decir, la "variable oculta".

En los años 60, el físico John Stewart Bell propuso la "desigualdad de Bell", que puede utilizarse para verificar la mecánica cuántica. Si la desigualdad de Bell se cumple siempre, la mecánica cuántica puede ser sustituida por otras teorías.

Para verificar la desigualdad de Bell, el científico estadounidense John Francis Clauser diseñó los experimentos pertinentes, en los que se utiliza una luz especial para irradiar átomos de calcio, de modo que se emitan fotones entrelazados, y luego se utiliza un filtro para medir el estado de polarización de los fotones. Mediante una serie de mediciones, Clauser puede demostrar que los resultados experimentales violan la desigualdad de Bell y son coherentes con las predicciones de la mecánica cuántica.

Sin embargo, este experimento tiene limitaciones, entre ellas la baja eficiencia del dispositivo experimental para generar y capturar partículas, y el ángulo fijo del filtro. Sobre esta base, el científico francés Alain Aspect diseñó una nueva versión del experimento, y el efecto de la medición es mejor. Aspect colmó una importante laguna en el experimento de Clauser y proporcionó un resultado muy claro: la mecánica cuántica es correcta, y no existe ninguna "variable oculta".

El científico austriaco Anton Zeilinger realizó posteriormente más experimentos para verificar la desigualdad de Bell. Uno de los experimentos utilizó señales procedentes de galaxias lejanas para controlar el filtro y garantizar que las señales no se afectaran entre sí, lo que confirmó aún más la corrección de la mecánica cuántica. Zeilinger y sus colegas también demostraron un fenómeno llamado teletransporte cuántico utilizando el entrelazamiento cuántico, es decir, el estado cuántico se transfiere de una partícula a otra. Su equipo también ha hecho muchos progresos en la investigación de la comunicación cuántica.

El boletín oficial del Premio Nobel afirmaba que los investigadores de todo el mundo han encontrado muchos métodos nuevos para utilizar las poderosas propiedades de la mecánica cuántica, todo ello gracias a las contribuciones de los tres ganadores de este año. Barrieron los "obstáculos", como la desigualdad de Bell, y muchos medios de comunicación conocidos los elogiaron por "despejar el camino de la nueva tecnología basada en la información cuántica".

¿Puede la tecnología cuántica redefinir la criptomoneda?

Las características del "entrelazamiento cuántico" se han convertido en una base indispensable para la competencia mundial en la investigación y el desarrollo de la tecnología cuántica. Típico es el ordenador cuántico con un rápido desarrollo de la tecnología. Por ejemplo, en 2019, Google, en Estados Unidos, resolvió el problema de que se necesitan 10000 años para utilizar el superordenador más sofisticado en unos 3 minutos.

Aunque el dinero cuántico se llama dinero, se parece más a un cheque en la forma de uso, porque cada transacción necesita ser verificada por el banco. Además de un número único impreso en cada dinero cuántico, también hay un sistema cuántico aislado con dos estados cuánticos.

Además del dinero real, el dinero cuántico también es una dirección factible. Sin embargo, a diferencia de otras criptomonedas comunes (como Bitcoin), el dinero cuántico no puede ser respaldado según el principio de no clonación. Una solución de compromiso es utilizar códigos cuánticos de corrección de errores y almacenar el dinero en diferentes partes. Cuando una parte del dinero se daña, el error puede recuperarse.

Incluso si el dinero no pasa la inspección del banco, no significa que deba ser dinero falso: puede ser dinero real, pero su superficie de deflexión de fotones se ha modificado debido a la influencia del entorno externo, o se ha medido con un sustrato erróneo (puede ser la persona que intenta hacer dinero falso, o un detector de dinero roto).

Por tanto, la fórmula actual del dinero cuántico tiene una desventaja: el proceso de validación sólo puede ser realizado por instituciones de confianza (como el banco central), ya que de lo contrario los detalles del estado cuántico se mantendrán confidenciales.

Sin embargo, la aparición de monedas descentralizadas como Bitcoin y Ether ha llamado la atención de la gente sobre el sistema monetario que no requiere un control centralizado. Por ello, esta nueva investigación ha encontrado una forma de crear dinero cuántico que puede ser verificado por cualquiera: puede descentralizar completamente el dinero cuántico sin necesidad de blockchain para registrar las transacciones de forma segura.

La seguridad de este nuevo método proviene de la encriptación post-cuántica, y puede resistir el ataque de los ordenadores cuánticos.

El problema más prometedor tiene que ver con la idea matemática de " retícula ", que es un entramado multidimensional formado por un grupo de vectores. Los puntos de este entramado están conectados por vectores de diferentes longitudes, y estos vectores son fáciles de calcular. Sin embargo, es difícil encontrar el vector más corto de la red, sobre todo cuando la red es aleatoria.

Un método consiste en calcular la distancia entre todos los puntos de la red aleatoria y, finalmente, encontrar el vector con la distancia más corta. Pero a medida que las celosías se hacen más grandes o contienen más dimensiones, este problema se vuelve difícil de resolver, incluso para los ordenadores cuánticos.

El método propuesto en este estudio consiste en codificar un entramado aleatorio en una propiedad cuántica de una unidad monetaria cuántica, que puede ser una matriz atómica. Cualquiera que quiera copiar este dinero debe reproducir este entramado aleatorio. Pero esto sólo puede hacerse cuando se conoce el vector más corto, y ni siquiera los ordenadores cuánticos pueden hacer esta tarea.

El estado del dinero cuántico en este experimento es la superposición de estados en una esfera gaussiana (mapeando el vector de cada punto de la superficie del objeto a una esfera). Este experimento teórico puede garantizar la seguridad de los fondos, y es fácil de validar porque el estado cuántico de la red tiene propiedades específicas: cualquier usuario puede probarlo.

Por último, los resultados experimentales de la "esfera gaussiana" formarán un sistema físico que no puede copiarse pero que es fácil de comprobar.

"Como nuestro estado monetario es físico y tangible, pueden utilizarse como billetes tangibles pero infalsificables, pero también pueden transferirse como dinero digital a través de canales cuánticos". Andrey Khesin, del MIT, y otros, dijeron que todo esto lo hacían el comprador y el vendedor sin ningún tipo de registro de la transacción: igual que el efectivo ordinario de hoy. "La verificación de la propiedad puede completarse localmente y fuera de línea, sin sincronización global a través de blockchain y otros mecanismos".

Sin embargo, aunque la teoría anterior es factible, debemos darnos cuenta de que la tecnología necesaria para realizar el dinero cuántico no existe, y mucho menos lo suficiente como para ser utilizado en el mercado a gran escala, por lo que sus limitaciones sólo se discuten teóricamente.

Conclusión

No tomar ninguna decisión en caso de problemas, la mecánica cuántica. Quizás ahora debamos replantearnos la profunda connotación de esta frase.

Ahora, se ha demostrado por primera vez la existencia del "entrelazamiento cuántico", y ha entrado oficialmente en el escenario de la ciencia mundial, que es también la base de la computación de alta velocidad en el futuro. Se cree que con los continuos avances en la investigación cuántica, se aportará más espacio de innovación y desarrollo a la futura evaluación del riesgo financiero, el blockchain, la inteligencia artificial ( AI) y otros usos industriales.

Esperemos el prometedor futuro de la tecnología cuántica en el campo del blockchain.

Autor: Gate.io Observador: Byron B. Traductor: Joy Z.

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