Sviluppare un sistema di denaro semi-quantistico basato su cloud

Negli anni '70, è stata introdotta per la prima volta l'idea dei soldi quantistici. Questo tipo di denaro utilizza Stati Quantistici speciali come valuta, che possono essere trasferiti tra gli utenti attraverso canali quantistici o di persona. La meccanica quantistica rende molto difficile falsificare questi soldi, ma crea anche complicazioni per crearli, conservarli e usarli. Al momento, non abbiamo i computer quantistici avanzati necessari per creare e gestire efficacemente i soldi quantistici, e i metodi attuali per inviare questi stati quantistici non sono abbastanza affidabili per un uso regolare.

Per affrontare questi problemi, è stato sviluppato un tipo chiamato semi-quantum money. Questo consente transazioni che non si basano completamente su risorse quantistiche, rendendo l'uso più semplice. Una nuova idea è quella di creare un sistema di soldi semi-quantistici basato su cloud. Questo utilizzerà servizi cloud quantistici di terze parti semi-onesti, mentre utenti, banche e gran parte del sistema rimangono completamente classici.

Con questo nuovo sistema di soldi semi-quantistici basato su cloud, ci concentriamo sulla stima di quanta potenza di calcolo avrà bisogno il Cloud Quantistico e assicuriamo che sia sicuro da attori malintenzionati.

#Contesto dei Soldi Quantistici

Negli ultimi anni, i progressi nel calcolo quantistico e nelle informazioni hanno riacceso l'interesse per i soldi quantistici. Sono stati creati nuovi modelli, come il denaro quantistico a chiave pubblica, che sfrutta la complessità dei problemi quantistici per garantire la sicurezza. Sviluppi tecnologici, come ioni intrappolati e circuiti superconduttori, mostrano che possiamo creare e controllare stati quantistici con buona precisione.

Tuttavia, ci sono ancora problemi da risolvere affinché il denaro quantistico sia pratico. Gli stati quantistici sono molto delicati e possono facilmente perdere informazioni. Inoltre, espandere questi sistemi è un problema poiché gli attuali setup quantistici sono piccoli e soggetti a errori.

Il denaro semi-quantistico è emerso come soluzione. Mantiene la capacità di Verifica utilizzando metodi classici, ma cambia il modo in cui il denaro viene creato. Invece che una banca utilizzi solo tecniche quantistiche per coniare denaro, la banca fornisce istruzioni agli utenti per creare lo stato di denaro quantistico da soli. Questo assicura che gli utenti non possano creare denaro extra e consente la verifica attraverso metodi classici senza richiedere tecnologia quantistica.

#Confronto tra Diversi Protocolli di Denaro Quantistico

Molti ricercatori hanno analizzato diversi modelli di denaro quantistico nel corso degli anni. Il concetto di denaro quantistico a chiave pubblica è emerso negli anni '60, in cui le banche creano stati quantistici speciali che rendono facile verificare l'autenticità del denaro. Una caratteristica chiave è che questo denaro non può essere duplicato senza determinati numeri segreti. Tuttavia, richiede agli utenti di avere computer quantistici e canali per convalidare le transazioni.

Sono stati fatti vari tentativi per migliorare i sistemi di denaro quantistico per facilitare la verifica e l'usabilità. Sfortunatamente, alcuni metodi proposti si sono rivelati avere gravi difetti. Sono state suggerite soluzioni per creare sistemi più sicuri, tra cui la computazione quantistica locale e la comunicazione classica, che eliminano la necessità di canali quantistici.

L'approccio che abbiamo adottato è diverso dal semplice creare denaro quantistico. Utilizza risorse classiche per coniare e verificare, mantenendo al contempo livelli di sicurezza simili a quelli dei sistemi quantistici.

#L'Ascesa del Calcolo Quantistico Cloud

Attualmente, costruire e gestire computer quantistici è molto costoso, rendendo improbabile per la maggior parte delle persone utilizzarli direttamente. In futuro, man mano che i computer quantistici diventeranno più disponibili, ci si aspetta che i servizi di calcolo quantistico basati su cloud diventino lo standard. Questo rispecchia come i computer classici si siano evoluti da grandi macchine centralizzate a computer personali per l'uso quotidiano. Utilizzare i servizi quantistici cloud potrebbe rendere molto più facile l'adozione del denaro semi-quantistico.

Tuttavia, ci sono problemi di sicurezza legati alla dipendenza da sistemi basati su cloud. Le misure di sicurezza tradizionali potrebbero non reggere di fronte alle minacce del calcolo quantistico. Pertanto, dobbiamo capire come utilizzare i servizi cloud quantistici di terze parti in modo sicuro, coinvolgendo nel contempo utenti e banche classiche.

#Progettazione di un Sistema di Denaro Semi-Quantistico Basato su Cloud

Questo documento mira a creare un sistema funzionale di denaro semi-quantistico basato su cloud. Discuteremo i passaggi coinvolti nell'emissione di token, nel riscatto e nella circolazione. L'emittente dei token sarà rappresentato da una banca tradizionale.

Sia la banca che gli utenti opereranno utilizzando metodi classici, il che significa che non possono eseguire calcoli quantistici da soli. Si affideranno a un server cloud quantistico non affidabile per gestire compiti quantistici. Il fornitore del cloud avrà accesso a un computer quantistico universale, ma si presume che seguirà le regole mentre cercherà di ottenere informazioni. L'uso di crittografia omomorfica quantistica aiuta a mantenere la privacy contro il cloud.

#Il Processo del Token Quantistico

Presentiamo un metodo per le banche di creare un token quantistico, coinvolgendo l'interazione tra una banca classica, un destinatario classico e un server cloud quantistico. La banca genererà una chiave pubblica, mentre il destinatario creerà una chiave segreta. Il cloud produrrà lo stato quantistico che rappresenta il token.

La sicurezza è cruciale in questo sistema. Lo stato quantistico deve garantire che il cloud non possa accedere alle informazioni del token o manipolare i token senza permesso. Un processo di crittografia omomorfica quantistica in due fasi consente al cloud di eseguire operazioni quantistiche mantenendo i dati privati. Riprodurre lo stesso token è progettato per essere impossibile entro un tempo ragionevole a causa di elementi casuali nel processo di generazione.

Per verificare i token, gli utenti dovranno assicurarsi che i loro token siano validi utilizzando un processo di verifica che esegue operazioni quantistiche con un oracolo fornito dalla banca. Se il risultato indica validità, allora il token è autentico.

Inoltre, c'è un processo di firma quantistica. Questo consente a un utente di ricevere una firma classica da uno stato quantistico senza rivelare informazioni sensibili. L'utente crittografa le proprie chiavi segrete prima di inviarle al cloud. Questo cloud utilizza metodi di crittografia per valutare e firmare lo stato quantistico, consentendo all'utente di ottenere la firma mantenendo il segreto.

Per le transazioni tra due utenti che possiedono Token quantistici, uno può avere token reali mentre l'altro ha quelli fittizi. Inviando un identificatore unico, il titolare del token reale può firmare il proprio token quantistico e verificare il proprio possesso all'altra parte senza rivelare dettagli sensibili. Questo processo consente il trasferimento di valore tra i token di due utenti senza bisogno di una banca.

#Coniatura e Verifica dei Token Quantistici

Per creare token nel nostro sistema, forniamo un circuito di coniatura. Questo circuito espande lo spazio quantistico mentre crea il token in modo sicuro. Una dimostrazione con quattro qubit mostrerà come funziona questo processo.

Una volta completata la coniatura, la banca renderà pubblici degli oracoli che guideranno gli utenti su come verificare i propri token quantistici in base ai risultati del processo di coniatura. La banca ha una capacità speciale che le consente di rivelare valori precisi, facilitando la verifica.

Esamineremo la sicurezza di come funziona il nostro sistema di delega. Presumiamo che il cloud lavori in buona fede, anche con le sue abilità quantistiche.

#Assicurare la Sicurezza del Protocollo

Un aspetto chiave è come viene gestito lo stato quantistico. Sosteniamo che dopo la coniatura, il cloud deterrà una collezione di stati quantistici che assomigliano strettamente a uno stato specifico e definito. L'uso della Crittografia Omomorfica Quantistica Completa fornisce una solida base di sicurezza per questo sistema.

Un altro fattore cruciale è la riservatezza dello spostamento coinvolto nel processo. Argomentiamo che questo spostamento rimane sicuro durante l'operazione, anche se il cloud cerca di manipolare un altro token quantistico nel tentativo di passare la verifica. Questo contraddirebbe le proprietà di sicurezza che assicurano che le informazioni riservate rimangano protette.

#Stima dei Requisiti di Risorse

Impostiamo una dimensione della chiave per garantire la sicurezza del token. Lo stato quantistico richiederà un numero specifico di qubit per funzionare correttamente. Le stime coinvolgono l'analisi delle risorse necessarie per l'intero protocollo, assicurandoci che sia fattibile per la tecnologia attuale.

Creando e verificando token quantistici utilizzando il nostro approccio di denaro semi-quantistico basato su cloud, miriamo a creare un sistema pratico che aumenta il potenziale di adozione diffusa. Questa ricerca esplora nuovi modi di utilizzare la tecnologia quantistica nella finanza mantenendo la sicurezza al primo posto.