Prix Nobel, intrication quantique et crypto-monnaies

L'argent quantique est une forme d'argent conçue sur la base du principe de la mécanique quantique, qui permet d'obtenir une monnaie infalsifiable. Ce concept a un certain impact sur le développement de la distribution de clés quantiques.

La monnaie quantique est une forme d'argent. Elle utilise les lois de la mécanique quantique pour garantir que l'argent correspondant ne peut pas être copié, mais en même temps, il peut être facilement validé. Ces caractéristiques en font un moyen d'échange idéal, au même titre que l'argent liquide ordinaire, sans aucun risque de falsification.

Cette idée a été proposée pour la première fois par le physicien Stephen Wiesner en 1970. Le concept utilisé est que toute tentative de mesurer un état quantique inconnu le détruira inévitablement. En revanche, le processus de mesure d'un état quantique connu le conserve. Wiesner a réalisé que si les détails de l'état quantique sont tenus secrets (par exemple, tenus secrets par la banque centrale), cet attribut peut être utilisé pour garantir l'authenticité de la monnaie quantique et assurer qu'elle ne sera jamais copiée.

Depuis lors, l'idée de la monnaie quantique est devenue très influente, formant la base de nombreuses expériences et technologies de cryptographie quantique, et est devenue une routine : un protocole de monnaie quantique doit avoir un état monétaire efficace et préparable, une authentification publique efficace et une infalsifiabilité.

Prix Nobel et intrication quantique

Récemment, le moment le plus fier pour la mécanique quantique a été l'attribution du prix Nobel de physique 2022 ;

Le 4 octobre 2022, l'Académie royale des sciences de Suède a annoncé que le prix Nobel de physique 2022 serait attribué au scientifique français Alain Aspect, au scientifique américain John F. Clauser et au scientifique autrichien Anton Zeilinger, en reconnaissance de leurs contributions aux "expériences sur les photons intriqués, établissant la violation des inégalités de Bell et ouvrant la voie à la science de l'information quantique".

Depuis sa naissance au début du siècle dernier, la mécanique quantique a donné naissance à des inventions majeures telles que les transistors et les lasers, ce que la communauté scientifique appelle la première révolution quantique. Depuis peu, la deuxième révolution quantique, représentée par l'informatique et la communication quantiques, connaît un nouvel essor.

L'Académie royale des sciences de Suède a déclaré dans le Bulletin du prix Nobel que les contributions des trois lauréats aux expériences d'intrication quantique de cette année "ont ouvert la voie à une nouvelle technologie basée sur l'information quantique".

L'intrication quantique est depuis longtemps l'une des questions les plus controversées de la mécanique quantique. L'intrication quantique est un phénomène étrange de la mécanique quantique. Il existe une corrélation entre deux états quantiques dans un état d'intrication, quelle que soit la distance qui les sépare. Un des états quantiques change, et l'autre état change instantanément.

Pendant longtemps, certains physiciens représentés par Einstein ont été sceptiques quant à l'intrication quantique, et Einstein l'a appelée "spooky action at a distance". Ils pensent que la théorie quantique est "incomplète" et qu'il existe une sorte d'interaction ou de transfert d'informations entre les particules intriquées qui n'ont pas été observées par les êtres humains, c'est-à-dire une "variable cachée".

Dans les années 1960, le physicien John Stewart Bell a proposé l'"inégalité de Bell" qui peut être utilisée pour vérifier la mécanique quantique. Si l'inégalité de Bell se vérifie toujours, alors la mécanique quantique peut être remplacée par d'autres théories.

Afin de vérifier l'inégalité de Bell, le scientifique américain John Francis Clauser a conçu des expériences pertinentes, dans lesquelles une lumière spéciale est utilisée pour irradier des atomes de calcium, de manière à émettre des photons intriqués, puis un filtre est utilisé pour mesurer l'état de polarisation des photons. Grâce à une série de mesures, Clauser peut prouver que les résultats expérimentaux violent l'inégalité de Bell et sont conformes aux prédictions de la mécanique quantique.

Cependant, cette expérience présente des limites, notamment la faible efficacité du dispositif expérimental pour générer et capturer des particules, et l'angle fixe du filtre. Sur cette base, le scientifique français Alain Aspect a conçu une nouvelle version de l'expérience, et l'effet de mesure est meilleur. Aspect a comblé une importante lacune de l'expérience de Clauser et a fourni un résultat très clair : la mécanique quantique est correcte et il n'y a pas de "variable cachée".

Le scientifique autrichien Anton Zeilinger a ensuite réalisé d'autres expériences pour vérifier l'inégalité de Bell. Dans l'une de ces expériences, des signaux provenant de galaxies lointaines ont été utilisés pour contrôler le filtre afin de s'assurer que les signaux ne s'influenceraient pas mutuellement, ce qui a confirmé l'exactitude de la mécanique quantique. Zeilinger et ses collègues ont également démontré un phénomène appelé téléportation quantique en utilisant l'intrication quantique, c'est-à-dire le transfert de l'état quantique d'une particule à une autre. Son équipe a également réalisé de nombreux progrès en matière de recherche sur la communication quantique.

Le bulletin officiel du prix Nobel a déclaré que les chercheurs du monde entier ont trouvé de nombreuses nouvelles méthodes pour utiliser les puissantes propriétés de la mécanique quantique, et ce grâce aux contributions des trois lauréats de cette année. Ils ont balayé les "obstacles" tels que l'inégalité de Bell et ont été salués par de nombreux médias renommés comme "ouvrant la voie à une nouvelle technologie basée sur l'information quantique".

La technologie quantique peut-elle redéfinir les crypto-monnaies ?

Les caractéristiques de "l'intrication quantique" sont devenues une base indispensable pour la concurrence mondiale dans la recherche et le développement de la technologie quantique.

L'ordinateur quantique avec un développement rapide de la technologie est typique. Par exemple, en 2019, Google aux États-Unis a résolu le problème qu'il faut 10000 ans pour utiliser le superordinateur le plus sophistiqué en environ 3 minutes.

Bien que l'argent quantique soit appelé argent, il ressemble plus à un chèque dans la façon d'utiliser, car chaque transaction doit être vérifiée par la banque. En plus d'un numéro unique imprimé sur chaque monnaie quantique, il existe également un système quantique isolé avec deux états quantiques.

En plus de l'argent réel, l'argent quantique est également une direction réalisable. Cependant, contrairement aux autres crypto-monnaies courantes (comme le bitcoin), la monnaie quantique ne peut pas être sauvegardée selon le principe de non-clonage. Un compromis consiste à utiliser des codes correcteurs d'erreurs quantiques et à stocker l'argent dans différentes parties. Lorsqu'une partie de l'argent est endommagée, l'erreur peut être récupérée.

Même si l'argent ne passe pas l'inspection de la banque, cela ne signifie pas qu'il s'agit de fausse monnaie : il peut s'agir de vraie monnaie, mais sa surface de déviation des photons a été modifiée sous l'influence de l'environnement extérieur, ou elle a été mesurée avec un mauvais substrat (il peut s'agir de la personne qui tente de fabriquer de la fausse monnaie, ou d'un détecteur de monnaie cassé).

La formule actuelle de l'argent quantique présente donc un inconvénient : le processus de validation ne peut être effectué que par des institutions de confiance (comme la banque centrale), faute de quoi les détails de l'état quantique resteront confidentiels.

Cependant, l'émergence de monnaies décentralisées telles que le Bitcoin et l'Ether a attiré l'attention des gens sur le système monétaire qui ne nécessite pas de contrôle centralisé. Par conséquent, cette nouvelle recherche a trouvé un moyen de créer de l'argent quantique qui peut être vérifié par n'importe qui : elle peut complètement décentraliser l'argent quantique sans avoir besoin de blockchain pour enregistrer les transactions de manière sécurisée.

La sécurité de cette nouvelle méthode provient du cryptage post-quantique, et elle peut résister à l'attaque des ordinateurs quantiques.

Le problème le plus prometteur implique l'idée mathématique de "treillis", qui est un treillis multidimensionnel formé par un groupe de vecteurs. Les points de ce treillis sont reliés par des vecteurs de différentes longueurs, et ces vecteurs sont faciles à calculer. Cependant, il est difficile de trouver le vecteur le plus court dans le treillis, surtout lorsque le treillis est aléatoire.

Une méthode consiste à calculer la distance entre tous les points du treillis aléatoire, puis à trouver le vecteur présentant la distance la plus courte. Mais comme les treillis deviennent plus grands ou contiennent plus de dimensions, ce problème devient difficile à résoudre, même pour les ordinateurs quantiques.

La méthode proposée dans cette étude consiste à encoder un treillis aléatoire dans une propriété quantique d'une unité monétaire quantique, qui peut être un tableau atomique. Quiconque veut copier cette monnaie doit reproduire cette grille aléatoire. Mais cela ne peut être fait que lorsque le vecteur le plus court est connu, et même les ordinateurs quantiques ne peuvent pas accomplir cette tâche.

L'état de l'argent quantique dans cette expérience est la superposition d'états sur une sphère gaussienne (en faisant correspondre le vecteur de chaque point de la surface de l'objet à une sphère). Cette expérience théorique peut assurer la sécurité des fonds, et elle est facile à valider car l'état quantique du treillis a des propriétés spécifiques : tout utilisateur peut le tester.

Enfin, les résultats expérimentaux de la "sphère gaussienne" formeront un système physique qui ne peut être copié mais qui est facile à vérifier.

"Puisque notre état monétaire est physique et tangible, ils peuvent être utilisés comme des billets tangibles mais infalsifiables, mais ils peuvent aussi être transférés comme de la monnaie numérique par des canaux quantiques." Andrey Khesin du MIT et d'autres ont déclaré que tout cela était fait par l'acheteur et le vendeur sans aucun enregistrement de transaction : tout comme l'argent liquide ordinaire aujourd'hui. "La vérification de la propriété peut être effectuée localement et hors ligne, sans synchronisation mondiale par le biais de la blockchain et d'autres mécanismes."

Cependant, bien que la théorie ci-dessus soit réalisable, nous devons réaliser que la technologie requise pour réaliser l'argent quantique n'existe pas, et encore moins suffisamment pour être utilisée sur le marché à grande échelle, de sorte que ses limites ne sont discutées que théoriquement.

Conclusion

Ne prenez aucune décision en cas de problème, mécanique quantique. Peut-être devrions-nous maintenant repenser à la connotation profonde de cette phrase.

Aujourd'hui, l'existence de l'"intrication quantique" a été prouvée pour la première fois, et elle est officiellement entrée sur la scène de la science mondiale, ce qui constitue également le fondement de l'informatique à grande vitesse dans le futur. On pense qu'avec les progrès continus de la recherche quantique, davantage d'espace d'innovation et de développement sera apporté à la future évaluation des risques financiers, à la blockchain, à l'intelligence artificielle (IA) et à d'autres utilisations industrielles.

Attendons avec impatience l'avenir prometteur de la technologie quantique dans le domaine de la blockchain.

Auteur : Observateur Gate.io : Byron B. Traducteur : Kombou Victor

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