Développer un système de monnaie semi-quantique basé sur le cloud

Dans les années 1970, l'idée de l'argent quantique a été introduite pour la première fois. Ce type d'argent utilise des États quantiques spéciaux comme monnaie, qui peuvent être échangés entre utilisateurs via des canaux quantiques ou en personne. La mécanique quantique rend très difficile la contrefaçon de cet argent, mais ça complique aussi la création, le stockage et l'utilisation. En ce moment, on n'a pas les ordinateurs quantiques avancés nécessaires pour créer et gérer l'argent quantique efficacement, et les méthodes existantes pour envoyer ces états quantiques ne sont pas assez fiables pour un usage régulier.

Pour résoudre ces problèmes, un type appelé argent semi-quantique a été développé. Cela permet des transactions qui ne dépendent pas totalement des ressources quantiques, rendant l'utilisation plus simple. Une nouvelle idée est de créer un système d'argent semi-quantique basé sur le cloud. Cela utiliserait des services de cloud quantique semi-honnêtes, tandis que les utilisateurs, les banques et la plupart des parties du système resteraient totalement classiques.

Avec ce nouveau système d'argent semi-quantique basé sur le cloud, on se concentre sur l'estimation de la puissance de calcul nécessaire pour le cloud quantique et s'assurer qu'il est sécurisé contre les acteurs malveillants.

#Contexte de l'argent quantique

Ces dernières années, les avancées en informatique quantique et en information ont ravivé l'intérêt pour l'argent quantique. De nouveaux modèles ont été créés, comme l'argent quantique à clé publique, qui profite de la complexité des problèmes quantiques pour assurer la sécurité. Les développements technologiques, comme les ions piégés et les circuits supraconducteurs, montrent qu'on peut créer et contrôler des états quantiques avec une bonne précision.

Cependant, il y a encore des problèmes à résoudre pour que l'argent quantique soit pratique. Les états quantiques sont très délicats et peuvent facilement perdre des informations. De plus, faire évoluer ces systèmes est un enjeu puisque les installations quantiques actuelles sont petites et sujettes aux erreurs.

L'argent semi-quantique a émergé comme une solution. Il maintient la capacité de Vérification via des méthodes classiques mais change la façon dont l'argent est créé. Au lieu qu'une banque n'utilise que des techniques quantiques pour frapper de l'argent, la banque donne des instructions aux utilisateurs pour qu'ils créent eux-mêmes l'état d'argent quantique. Cela garantit que les utilisateurs ne peuvent pas créer d'argent supplémentaire et permet la vérification par des méthodes classiques sans nécessiter de technologie quantique.

#Comparaison des différents protocoles d'argent quantique

De nombreux chercheurs ont examiné divers modèles d'argent quantique au fil des ans. Le concept de l'argent quantique à clé publique a vu le jour dans les années 1960, où les banques créent des états quantiques spéciaux qui facilitent la vérification de l'authenticité de l'argent. Une caractéristique clé est que cet argent ne peut pas être dupliqué sans certains nombres secrets. Cependant, cela nécessite que les utilisateurs disposent d'ordinateurs quantiques et de canaux pour valider les transactions.

Différentes tentatives ont été faites pour améliorer les systèmes d'argent quantique pour faciliter la vérification et l'utilisabilité. Malheureusement, certaines méthodes proposées se sont révélées avoir des défauts sérieux. Des solutions ont été suggérées pour créer des systèmes plus sécurisés, y compris le calcul quantique local et la communication classique, qui éliminent le besoin de canaux quantiques.

L'approche que nous avons adoptée est différente de la simple création d'argent quantique. Elle utilise des ressources classiques pour la fois la frappe et la vérification tout en gardant des niveaux de sécurité similaires à ceux des systèmes quantiques.

#L'essor de l'informatique quantique cloud

Actuellement, construire et faire fonctionner des ordinateurs quantiques est très cher, ce qui rend peu probable que la plupart des gens les utilisent directement. À l'avenir, à mesure que les ordinateurs quantiques deviendront plus accessibles, les services d'informatique quantique cloud devraient devenir la norme. Cela reflète la façon dont les ordinateurs classiques ont évolué de grandes machines centralisées vers des ordinateurs personnels pour un usage quotidien. Utiliser des services cloud quantiques pourrait rendre l'argent semi-quantique beaucoup plus facile à adopter.

Cependant, il y a des problèmes de sécurité liés à la dépendance aux systèmes basés sur le cloud. Les mesures de sécurité traditionnelles pourraient ne pas tenir face aux menaces d'informatique quantique. Par conséquent, nous devons comprendre comment utiliser les services cloud quantiques de manière sécurisée tout en impliquant des utilisateurs et des banques classiques.

#Conception d'un système d'argent semi-quantique basé sur le cloud

Cet article vise à créer un système d'argent semi-quantique basé sur le cloud fonctionnel. Nous discuterons des étapes impliquées dans l'émission, le rachat et la circulation des jetons. L'émetteur des jetons sera représenté par une banque traditionnelle.

La banque et les utilisateurs fonctionneront avec des méthodes classiques, ce qui signifie qu'ils ne peuvent pas effectuer de calculs quantiques par eux-mêmes. Ils compteront sur un serveur de cloud quantique non fiable pour gérer les tâches quantiques. Le fournisseur de cloud aura accès à un ordinateur quantique universel, mais on suppose qu'il respectera les règles tout en essayant d'obtenir des informations. L'utilisation de l'encryption homomorphe quantique aide à maintenir la confidentialité contre le cloud.

#Le processus de token quantique

Nous décrivons une méthode permettant aux banques de créer un jeton quantique, impliquant une interaction entre une banque classique, un récepteur classique et un serveur de cloud quantique. La banque générera une clé publique, tandis que le récepteur créera une clé secrète. Le cloud produira l'état quantique qui représente le jeton.

La sécurité est cruciale dans ce système. L'état quantique doit garantir que le cloud ne peut pas accéder aux informations du jeton ou manipuler les jetons sans autorisation. Un processus d'encryption homomorphe quantique en deux phases permet au cloud d'effectuer des opérations quantiques tout en gardant les données privées. Il est conçu pour que reproduire le même jeton soit impossible dans un délai raisonnable en raison d'éléments aléatoires dans le processus de génération.

Pour vérifier les jetons, les utilisateurs devront s'assurer que leurs jetons sont valides en utilisant un processus de vérification qui effectue des opérations quantiques avec un oracle fourni par la banque. Si le résultat indique la validité, alors le jeton est authentique.

De plus, il y a un processus de signature quantique. Cela permet à un utilisateur de recevoir une signature classique d'un état quantique sans révéler d'informations sensibles. L'utilisateur crypte ses clés secrètes avant de les envoyer au cloud. Ce cloud utilise des méthodes de cryptage pour évaluer et signer l'état quantique, permettant à l'utilisateur d'obtenir la signature tout en préservant le secret.

Pour les transactions entre deux utilisateurs détenant des Jetons quantiques, l'un peut avoir de vrais jetons tandis que l'autre en a de faux. En envoyant un identifiant unique, le détenteur du vrai jeton peut signer son jeton quantique et vérifier sa propriété auprès de l'autre partie sans révéler de détails sensibles. Ce processus permet le transfert de valeur entre les jetons de deux utilisateurs sans avoir besoin d'une banque.

#Émission et vérification des jetons quantiques

Pour créer des jetons dans notre système, nous fournissons un circuit de frappe. Ce circuit élargit l'espace quantique tout en créant le jeton de manière sécurisée. Une démonstration avec quatre qubits montrera comment ce processus fonctionne.

Une fois la frappe terminée, la banque rendra publics des oracles qui guideront les utilisateurs sur la façon de vérifier leurs jetons quantiques en fonction des résultats du processus de frappe. La banque a une capacité spéciale qui lui permet de révéler des valeurs précises, facilitant la vérification.

Nous examinerons la sécurité du fonctionnement de notre système de délégation. Nous supposons que le cloud agit de bonne foi, même avec ses capacités quantiques.

#Assurer la sécurité du protocole

Un aspect clé est comment l'état quantique est géré. Nous affirmons qu'après la frappe, le cloud détiendra une collection d'états quantiques qui ressemblent étroitement à un état spécifique défini. L'utilisation de l'encryption homomorphe quantique totalement homomorphe fournit une base de sécurité solide pour ce système.

Un autre facteur crucial est la confidentialité du changement impliqué dans le processus. Nous soutenons que ce changement reste sécurisé tout au long de l'opération, même si le cloud essaie de manipuler un autre jeton quantique pour tenter de passer la vérification. Cela contredirait les propriétés de sécurité garantissant que des informations confidentielles restent protégées.

#Estimation des exigences en ressources

Nous définissons une taille de clé pour garantir la sécurité du jeton. L'état quantique nécessitera un nombre spécifique de qubits pour fonctionner correctement. Les estimations impliquent d'examiner les ressources nécessaires pour l'ensemble du protocole, garantissant qu'il est réalisable avec la technologie actuelle.

En créant et en vérifiant des jetons quantiques grâce à notre approche d'argent semi-quantique basé sur le cloud, nous visons à créer un système pratique qui améliore le potentiel d'adoption large. Cette recherche explore de nouvelles façons d'utiliser la technologie quantique dans la finance tout en gardant la sécurité au premier plan.