Vědci z Olomouce jako první ověřili, jak mohou fungovat kvantové peníze.
Ve výrobce i padělatele peněz se dočasně proměnili vědci ze Společné laboratoře optiky a Regionálního centra pokročilých technologií a materiálů Univerzity Palackého v Olomouci. Nepracovali však s papírovými, ale virtuálními kvantovými bankovkami, které si lze představit jako řetězec fotonů – tedy balíčků energie světla.
Výsledkem je studie, v níž vědci jako první na světě existenci kvantových bankovek experimentálně ověřili a testovali i možnosti jejich obrany vůči kopírovacím metodám.
Myšlenka kvantových peněz, u nichž lze zajistit mnohem větší bezpečnost, se objevila už v 70. letech minulého století. Vychází ze zákonů kvantové mechaniky, podle nichž nelze kvantové stavy nikdy stoprocentně duplikovat. Přenos kvantové informace je tak mnohem bezpečnější než dosavadní praxe a kvantové peníze mohou ochránit finanční transakce před útoky hackerů. Experimentálně však tuto hypotézu kvantových peněz ověřili až nyní vědci z Olomouce ve spolupráci s kolegy z Polska a Japonska. Studii publikoval časopis NPJ Quantum Information z vydavatelství Nature.
„V našem článku jsme představili první experimentální realizaci 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 jeden z autorů Karel Lemr.
Dosud se kvantové peníze v praxi neužívají. Mimo jiné proto, že zatím nejsou vyvinuty kvantové paměti neboli peněženky, v nichž by bylo možné kvantové stavy uchovat. Nicméně i vývoj v tomto směru jde rychle kupředu.
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 například pro využití v kvantových počítačích nebo v kvantové kryptografii. V tomto případě ho využili jako jakousi kvantovou kopírku. Kloner je kvantové hradlo, tedy základní kvantový obvod, který dokáže kopírovat kvantové stavy. Neumí to sice ne stoprocentně, ale nejlépe, jak mu to umožňuje příroda.
„V tomto 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. Proto jsme museli zkombinovat několik přístupů klonování tak, abychom měli vyšší úspěšnost a nepřekročili mez, za níž už banka bude peníze považovat za poškozené,“ další z autorů studie Antonín Černoch.
Vědci v laboratoři simulovali přenos informace mezi bankami, fotony při pokusu vysílali na krátké vzdálenosti. V optických vláknech už ale mohou proudit ve vzdálenostech desítek kilometrů a ve volném prostoru i v jednotkách kilometrů. Právě na přenos kvantové informace v sítích se zdejší vědci nyní zaměřují. Testují různé prototypy komunikačních sítí a ověřují jejich funkčnost.
