En polsk/tjeckisk forskargrupp har visat hur till och med en till synes ultrasäker form av pengar, utformad med hjälp av kvantmekanik kan ha ett potentiellt viktigt säkerhetshål som riskerar förfalskning. Men detta belyser inte bristerna i denna spännande nya teknik, utan snarare dess fortsatta potential att förändra det mänskliga samhället under 2000 -talet.

Kvantteknik är utan tvekan för närvarande på modet i de vetenskapliga och tekniska samhällena. När teorin blir verklighet, dessa spännande teknologier lovar att förändra våra samhällen under de kommande decennierna.

Morgondagens teknik

Som framgår av veckans upplaga av Ekonomen :'En badmössa som kan titta på enskilda neuroner, låta andra övervaka bärarens sinne. En sensor som kan upptäcka dolda atomubåtar. En dator som kan upptäcka nya droger, revolutionera värdepappershandeln och designa nya material. Ett globalt nätverk av kommunikationslänkar vars säkerhet garanteras av oförstörbara fysiska lagar. Sådant - och mer - är löftet om kvantteknik. '

EU har också hoppat på kvantvagnen, med finansiering på cirka 550 miljoner euro genom Horisont 2020 för att säkerställa att Europa behåller sin roll som ett av de globala kraftverk för kvantforskning (för mer om EU:s insatser på detta område, se CORDIS Results Pack om kvantteknik.

Dessutom, som med all utvecklingsteknik, forskare måste inte bara driva fram det som fungerar utan också hitta lösningar på befintliga svagheter. Ett polskt och tjeckiskt team av forskare har gjort exakt detta genom att utveckla vad som borde vara - i teorin - ultrasäkra "kvantpengar" men sedan genast upptäckt en allvarlig brist som gör att de riskerar förfalskning. Forskningen har publicerats i tidskriften 'npj Quantum Information'.

Smider det oförglömliga

Under idealiska förhållanden, kvantvaluta är omöjlig att förfalska. Men tack vare verkligheten, en förfalskare med tillgång till sofistikerad utrustning kan täcka den kvantesäkerheten om bankerna inte vidtar lämpliga försiktighetsåtgärder. Begreppet kvantpengar har funnits sedan 1970 -talet, föreslogs först av dåvarande Columbia University-studenten Stephen Wiesner, men det här är första gången någon har skapat och förfalskat kvantkontanter.

Istället för papper eller plastsedlar, forskargruppens kvanträkningar präglades i ljus. För att överföra medel, en serie fotoner skulle överföras till en bank med hjälp av fotonernas polarisationer, orienteringen av deras elektromagnetiska vågor, för att koda information.

För att illustrera deras teknik på ett roligt sätt, forskarna överförde en pixelerad bild av en sedel-en gammal österrikisk schillingräkning före euro-med hjälp av fotons polarisationer för att stå för gråtoner. I ett riktigt kvantpengarsystem, varje faktura skulle vara annorlunda och fotonpolarisationerna skulle fördelas slumpmässigt, snarare än att bilda en bild. Polarisationerna skulle skapa en serienummerliknande kod som banken kunde kontrollera för att verifiera att medlen är legitima.

Avgörande, en brottsling som fångar upp fotonerna kunde inte kopiera dem exakt eftersom kvantinformation inte kan kopieras perfekt. 'Detta är faktiskt hörnstenen för kvantpengars säkerhet, säger Karel Lemr, studera medförfattare från Palacký University Olomouc i Tjeckien.

Dock, systemet skulle inte vara så säkert som det först verkar. Eftersom enstaka fotoner lätt går förlorade eller förvrängs under överföring, bankerna måste acceptera partiella kvanträkningar, analogt med en papperssedel med ett hörn avrivet. Detta ger en kriminell möjlighet att göra förfalskningar som inte är perfekta, men är förmodligen tillräckligt bra för att verifieras av banken.

Lemr och hans kollegor använde en optimal kloner, en enhet som kommer så nära som möjligt att kopiera kvantinformation (tekniken för att starta ett system för riktiga pengar baserat på kvantteknik finns inte fysiskt ännu), att försöka förfalska. Teamet visade att en bank skulle acceptera en förfalskad faktura om standarden för noggrannhet inte var tillräckligt hög - mer än cirka 84 % av de mottagna fotonernas polarisationer måste matcha originalet.

Tidigare, denna sårbarhet 'påpekades inte uttryckligen, men det är inte förvånande, säger teoretisk datavetare Thomas Vidick från Caltech, som inte var inblandad i forskningen. Resultatet, han säger, indikerar att banker måste vara tillräckligt strikta i sina standarder för att bevisa att de räkningar de får är riktiga.

Så även om detta experiment inte bara belyser kvantteknikens stora potential, det avslöjar också betydande säkerhetsutmaningar som fortfarande måste övervinnas. Detta är inte bara begränsat till begreppet kvantpengar, men också många av de andra revolutionära produkterna som den mänskliga utnyttjandet av kvantmekaniken lovar.

Dock, som 'The Economist' sammanfattar, de återstående utmaningarna är mestadels tekniska, snarare än vetenskaplig, och det som är mest spännande med kvantteknik är dess ännu outnyttjade potential.