Prêmio Nobel, entrelaçamento quântico e criptomoedas

RESUMO

• Quantum Money é dinheiro projetado no princípio da mecânica quântica.
  

• Recentemente, o momento mais orgulhoso da mecânica quântica foi o Prêmio Nobel de Física em 2022.
  

• As características do "emaranhamento quântico" tornaram-se uma base indispensável para a concorrência global na pesquisa e desenvolvimento da tecnologia quântica.
  

• Não decida em caso de problemas, mecânica quântica. Talvez agora devêssemos repensar a profunda conotação desta frase.
  

Introdução

Quando se fala em entrelaçamento quântico, você acha que pode haver dinheiro quântico um dia no futuro. Embora ainda esteja longe, podemos tentar abrir um canto do misterioso véu da tecnologia quântica. Talvez o futuro do mundo cripto esteja escondido nele.

O que é dinheiro quântico?

Quantum Money é uma forma de dinheiro projetada com base no princípio da mecânica quântica, que faz dinheiro que não pode ser forjado. Esse conceito tem um certo impacto no desenvolvimento da distribuição de chaves quânticas.

Dinheiro quântico é uma forma de dinheiro. Ele usa as leis da mecânica quântica para garantir que o dinheiro relevante não possa ser copiado, mas, ao mesmo tempo, pode ser facilmente validado. Essas características fazem dele um meio de troca ideal, assim como o dinheiro comum, sem qualquer risco de falsificação.

Esta ideia foi proposta pela primeira vez pelo físico Stephen Wiesner em 1970. O conceito usado é que qualquer tentativa de medir um estado quântico desconhecido inevitavelmente o destruirá. Em contraste, o processo de medição de um estado quântico conhecido o retém. Wiesner percebeu que se os detalhes do estado quântico forem mantidos em segredo (por exemplo, mantidos em segredo pelo banco central), esse atributo pode ser usado para garantir a autenticidade do dinheiro quântico e garantir que ele nunca será copiado.

Desde então, a ideia de dinheiro quântico tornou-se muito influente, formando a base para muitos experimentos e tecnologias de criptografia quântica, e tornou-se rotina: um protocolo monetário quântico deve ter um estado monetário eficaz e preparado, autenticação pública eficaz e interoperabilidade.

Prêmio Nobel e entrelaçamento quântico

Recentemente, o momento mais orgulhoso da mecânica quântica foi o Prêmio Nobel de Física em 2022;

Em 4 de outubro de 2022, a Academia Real sueca de Ciências anunciou que o Prêmio Nobel de Física de 2022 seria concedido ao cientista francês Alain Aspect, ao cientista americano John F. Clauser e ao cientista austríaco Anton Zeilinger, em reconhecimento às suas contribuições para "experimentos com fótons emaranhados, estabelecendo a violação das desigualdades de Bell e o pioneiro da ciência da informação quântica".

Desde o nascimento da mecânica quântica no início do século passado, deu origem a invenções importantes como transistores e lasers, que é chamada de a primeira revolução quântica pela comunidade científica. Recentemente, a segunda revolução quântica, representada pela computação quântica e pela comunicação quântica, está subindo novamente. A Academia Real de Ciências da Suécia disse no Boletim do Prêmio Nobel que as contribuições dos três vencedores em experimentos de emaranhamento quântico este ano "abriram caminho para novas tecnologias baseadas em informações quânticas".

O entrelaçamento quântico tem sido um dos temas mais controversos na mecânica quântica há muito tempo. O emaranhamento quântico é um estranho fenômeno mecânico quântico. Há uma correlação entre dois estados quânticos em um estado emaranhado, não importa o quão distantes eles estejam. Um dos estados quânticos muda, e o outro estado muda instantaneamente.

Por muito tempo, alguns físicos representados por Einstein estavam céticos sobre o emaranhamento quântico, e Einstein chamou de "ação assustadora à distância". Eles acreditam que a teoria quântica é "incompleta", e há algum tipo de interação ou transferência de informações entre partículas emaranhadas que não foram observadas pelos seres humanos, ou seja, "variável oculta".

Na década de 1960, o físico John Stewart Bell propôs a "Desigualdade de Sino" que pode ser usada para verificar a mecânica quântica. Se a desigualdade de Bell sempre se mantém, então a mecânica quântica pode ser substituída por outras teorias.

Para verificar a desigualdade de Bell, o cientista americano John Francis Clauser projetou experimentos relevantes, nos quais a luz especial é usada para irradiar átomos de cálcio, de modo a emitir fótons emaranhados, e então um filtro é usado para medir o estado de polarização dos fótons. Através de uma série de medições, Clauser pode provar que os resultados experimentais violam a desigualdade de Bell e são consistentes com as previsões da mecânica quântica.

No entanto, este experimento tem limitações, incluindo a baixa eficiência do dispositivo experimental na geração e captura de partículas, e o ângulo fixo do filtro. Com base nisso, o cientista francês Alain Aspect projetou uma nova versão do experimento, e o efeito de medição é melhor. O aspecto preencheu uma brecha importante no experimento Clauser e forneceu um resultado muito claro: a mecânica quântica está correta, e não há "variável oculta".

Mais tarde, o cientista austríaco Anton Zeilinger realizou mais experimentos para verificar a desigualdade de Bell. Um dos experimentos usou sinais de galáxias distantes para controlar o filtro para garantir que os sinais não se afetassem uns aos outros, o que confirmou ainda mais a correção da mecânica quântica. Zeilinger e seus colegas também demonstraram um fenômeno chamado teletransporte quântico usando o entrelaçamento quântico, ou seja, o estado quântico é transferido de uma partícula para outra. Sua equipe também fez um monte de progresso de pesquisa na comunicação quântica.

O boletim oficial do Prêmio Nobel afirmou que pesquisadores de todo o mundo encontraram muitos novos métodos para usar as poderosas propriedades da mecânica quântica, que são tudo graças às contribuições dos três vencedores deste ano. Eles varreram os "obstáculos" como a desigualdade de Bell e foram elogiados por muitos meios de comunicação conhecidos como "abrindo caminho para novas tecnologias baseadas em informações quânticas".

A tecnologia quântica pode redefinir a criptomoeda?

As características do "emaranhamento quântico" tornaram-se uma base indispensável para a concorrência global na pesquisa e desenvolvimento da tecnologia quântica. Típico é o computador quântico com rápido desenvolvimento da tecnologia. Por exemplo, em 2019, o Google nos Estados Unidos resolveu o problema que leva 10.000 anos para usar o supercomputador mais sofisticado em cerca de 3 minutos.

Embora o dinheiro quântico seja chamado de dinheiro, é mais como um cheque na forma de uso, porque cada transação precisa ser verificada pelo banco. Além de um número único impresso em cada dinheiro quântico, há também um sistema quântico isolado com dois estados quânticos.

Além do dinheiro real, o dinheiro quântico também é uma direção viável. No entanto, ao contrário de outras criptomoedas comuns (como o Bitcoin), o dinheiro quântico não pode ser apoiado de acordo com o princípio da não clonagem. Um compromisso é usar códigos quânticos de correção de erros e armazenar o dinheiro em diferentes partes. Quando uma parte do dinheiro é danificada, o erro pode ser recuperado.

Mesmo que o dinheiro não passe na inspeção do banco, não significa que deve ser dinheiro falso: pode ser dinheiro real, mas sua superfície de desvio de fótons foi alterada devido à influência do ambiente externo, ou foi medido com um substrato errado (pode ser a pessoa tentando fazer dinheiro falso, ou um detector de dinheiro quebrado).

Portanto, a fórmula atual do dinheiro quântico tem uma desvantagem: o processo de validação só pode ser realizado por instituições confiáveis (como o banco central), caso contrário os detalhes do estado quântico serão mantidos em sigilo.

No entanto, o surgimento de moedas descentralizadas como Bitcoin e Ether tem chamado a atenção das pessoas para o sistema monetário que não requer controle centralizado. Portanto, esta nova pesquisa encontrou uma maneira de criar dinheiro quântico que pode ser verificado por qualquer pessoa: ele pode descentralizar completamente o dinheiro quântico sem a necessidade de blockchain para registrar transações com segurança.

A segurança deste novo método vem da criptografia pós-quântica, e pode resistir ao ataque de computadores quânticos.

O problema mais promissor envolve a ideia matemática de "rede", que é uma rede multidimensional formada por um grupo de vetores. Os pontos desta rede são conectados por vetores de diferentes comprimentos, e esses vetores são fáceis de calcular. No entanto, é difícil encontrar o vetor mais curto da rede, especialmente quando a rede é aleatória.

Um método é calcular a distância entre todos os pontos da rede aleatória, e finalmente encontrar o vetor com a menor distância. Mas à medida que as treliças se tornam maiores ou contêm mais dimensões, esse problema se torna difícil de resolver, mesmo para computadores quânticos.

O método proposto neste estudo é codificar uma rede aleatória em uma propriedade quântica de uma unidade monetária quântica, que pode ser uma matriz atômica. Quem quiser copiar esse dinheiro deve reproduzir esta grade aleatória. Mas isso só pode ser feito quando o vetor mais curto é conhecido, e mesmo computadores quânticos não podem fazer essa tarefa.

O estado do dinheiro quântico neste experimento é a superposição de estados em uma esfera gaussiana (mapeando o vetor de cada ponto na superfície do objeto para uma esfera). Este experimento teórico pode garantir a segurança dos fundos, e é fácil de ser validado porque o estado quântico da rede tem propriedades específicas: qualquer usuário pode testá-lo.

Finalmente, os resultados experimentais da "esfera gaussiana" formarão um sistema físico que não pode ser copiado, mas é fácil de verificar.

"Uma vez que nosso estado monetário é físico e tangível, eles podem ser usados como notas tangíveis, mas imperdoáveis, mas também podem ser transferidos como dinheiro digital através de canais quânticos." Andrey Khesin do MIT e outros disseram que tudo isso foi feito pelo comprador e pelo vendedor sem nenhum registro de transação: assim como o dinheiro comum hoje. "A verificação de propriedade pode ser concluída localmente e offline, sem sincronização global através de blockchain e outros mecanismos."

No entanto, embora a teoria acima seja viável, devemos perceber que a tecnologia necessária para perceber que o dinheiro quântico não existe, muito menos o suficiente para ser usado no mercado em larga escala, de modo que suas limitações só são discutidas teoricamente.

Conclusão

Não decida em caso de problemas, mecânica quântica. Talvez agora devêssemos repensar a profunda conotação desta frase.

Agora, o "emaranhado quântico" foi provado existir pela primeira vez, e oficialmente entrou no palco da ciência mundial, que também é a base da computação de alta velocidade no futuro. Acredita-se que, com o progresso contínuo na pesquisa quântica, mais espaço de inovação e desenvolvimento será trazido para avaliação futura de riscos financeiros, blockchain, inteligência artificial (IA) e outra utilização industrial.

Estamos ansiosos pelo futuro promissor da tecnologia quântica no campo blockchain.

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

*Este artigo constitui apenas a opinião dos autores, pesquisadores e observadores, mas não é uma sugestão de investimento. Republicar o artigo será permitido, mas a Gate.io deverá ser referenciada. Em outras situações, tomaremos as medidas pela violação de direitos autorais.