量子货币是一种利用量子力学的奇异法则来确保其无法被复制但同时又易于验证的货币形式。这些特性使其成为理想的交换媒介，就像普通现金一样，但没有任何伪造的风险。
这个概念最早由物理学家斯蒂芬·威斯纳（Stephen Wiesner）于 1970 年提出，他利用了任何试图测量未知量子态的尝试都会不可避免地破坏它的概念。相比之下，测量已知量子态的过程会保留它。
威斯纳意识到，如果量子态的细节被保密，例如由中央银行保密，那么这个特性就可以用来保证量子货币的真实性，同时确保它永远不会被复制。
从那时起，量子货币的概念变得极具影响力，构成了大量实验和已经成为常规的量子密码学技术的基础。
量子劣势
然而，威斯纳的量子货币方案有一个缺点。验证过程只能由受信任的机构（如中央银行）执行，而该机构会保守量子态的秘密细节。
但像比特币和以太坊这样的去中心化货币的出现，已经引起了人们对不需要中心化控制的货币系统的关注。
现在，马萨诸塞州理工学院的安德烈·赫辛（Andrey Khesin）和彼得·肖尔（Peter Shor）以及哈佛大学的乔纳森·卢（Jonathan Lu），都在剑桥，找到了一种可以由任何人验证的量子货币的创建方法，使其完全去中心化，而无需区块链来安全地记录交易。
这种新方法从一种抗量子计算机攻击的后量子加密形式中获得安全性。后量子加密的关键是找到即使是量子计算机也难以解决的问题。
其中一个最有希望的方法涉及格（lattice）的数学概念，这是一种由一组向量形成的多维网格。这个网格中的点通过各种长度的向量连接，这些向量很容易计算。然而，找到格中最短向量的问题被证明是很困难的，尤其是在格是随机的情况下。
一种方法是计算随机格中所有点之间的距离，最终会找到最短的。但是，随着网格变得更大或包含更多维度，这个问题变得极其困难，即使对于量子计算机也是如此。
赫辛及其同事提出的方法是将随机格编码到量子货币单位的量子属性中，也许是作为原子阵列。任何想要复制这种货币的人都必须复制这种随机格。但这只有在知道最短向量的情况下才能做到，而这项任务甚至会让量子计算机也束手无策。
这保证了货币的安全性。由于格的量子态具有任何用户都可以测试的特定属性，因此它也很容易验证。
结果是一个无法复制但易于检查的物理系统。赫辛及其同事表示：“由于我们的货币状态是物理的，它们可以作为有形的但不可伪造的纸币，但也可以通过量子信道作为数字货币进行传输。”
而这一切都由买卖双方完成，无需交易记录，就像今天的普通现金一样。该团队表示：“所有权验证可以在本地离线完成，无需通过区块链等机制进行全局同步。”
区块链的崩溃
这项工作很有趣，具有重要意义。去中心化加密货币的一个缺点是加密和维护区块链需要巨大的能源成本。目前，比特币的能耗被认为超过了整个阿根廷的消耗量，并且从长远来看显然是不可持续的。
量子货币有潜力在没有这种开销的情况下运行。它也像现金一样天然是匿名的，这将是一个受欢迎的特性。研究人员说：“我们的量子货币还提供了经典加密货币或实物纸币无法实现的优势。”但只有在存在易于且廉价地发送量子信息的基础设施后，它才有可能被使用。换句话说，量子货币首先需要一个完整的量子互联网，这项技术虽然正在缓慢但肯定地发展。
可能还有另一个应用会首先实现。赫辛及其同事提出了同样的技朮也可以在量子世界中提供防复制的可能。
他们也有这方面的计划。“下一步是调整量子货币算法以适应一种防盗协议，该协议可以保护量子计算（即电路）免于被复制。”
敬请关注——量子防复制，即使不是量子货币，也可能很快成为现实。
参考：基于随机格的可公开验证的量子货币：arxiv.org/abs/2207.13135
