Peter Shor重磅发文：数字货币频频暴雷，量子货币将取而代之？
近日，币圈风云四起。网络大火的“二舅币”（second uncle coin）币池疑似发生项目方跑路事件（Rug Pull）：合约部署者通过Tornado cash清洗赃款，代币价格暴跌超99%，此次诈骗事件的利润总额估计高达130万美元。
代币SUC价格已经下跌99.7%。
这一事件无疑暴露了去中心化货币所需的巨大加密和维护成本。最近，麻省理工学院Andrey Khesin、Peter Shor，以及哈佛大学的Jonathan Lu提出了一种方法来创建量子货币——它可以完全去中心化，并且无需区块链来记录交易：这将有效解决已有代币难以持续化发展的长期隐患。研究成果的预印版以《来自随机格的可公开验证的量子货币》为题，发表在arXiv上[1]。量子计算中最著名的Shor算法正是出自Peter Shor之手。
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什么是量子货币？
量子货币是一种货币形式，它利用量子力学定律来确保相关货币不能被复制，但同时又可以很容易地被验证。这些特性使它成为理想的交换媒介，就像普通现金一样，并且没有任何伪造的风险。
这个想法最初由物理学家Stephen Wiesner在1970年提出，使用的概念是任何试图测量一个未知的量子状态都不可避免地会破坏它。相比之下，测量一个已知的量子态的过程则保留了它。Wiesner意识到，如果量子态的细节被保密（例如被中央银行保密），这一属性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，量子货币的想法已经变得非常有影响力，形成了许多实验和量子密码技术的基础，并已经成为常规：一个量子货币协议必须有有效的可准备的货币状态、有效的公共认证和不可伪造性。
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量子货币状态：格上的向量
然而，Wiesner的量子货币公式有一个缺点：验证过程只能由受信任的机构（如中央银行）来执行，否则就将对量子状态的细节保密。但是，像比特币、以太币这样的去中心化货币的出现，使得人们对不需要中心化控制的货币系统产生了关注。因此，此次新的研究找到了一种创建任何人都可以验证的量子货币的方法：可以使量子货币完全去中心化，而不需要区块链来安全地记录交易。
这种新方法的安全性来自于后量子加密，并且可以抵抗量子计算机的攻击。
其中最有前途的问题涉及“格”（lattice）的数学思想，“格”是一种由一组向量形成的多维格。这个格中的点由不同长度的向量连接起来，并且这些向量很容易计算。然而，在晶格中找到最短向量的问题被证明是很困难的，特别是当晶格是随机的时候。
一种方法是计算随机格中所有点之间的距离，最终将找到最短距离的向量。但随着格变得更大或包含更多维度时，这个问题就变得难以解决，即使对于量子计算机来说也是如此。
此次研究中提出的方法是将随机格编码为一个量子货币单位的量子属性，可以是一个原子阵列。任何想要复制这种货币的人都必须重现这种随机格。但这只有在已知最短向量的情况下才能完成，这项任务甚至量子计算机都无法完成。
此次实验中的量子货币状态表现为高斯球（将物体表面每点的向量映射到一个球体上）上状态的叠加。图中的两个坐标是格上点的前两个坐标：x1和x2。每对点之间的间隔是s(0)。对手在测量了一个格点并加上s(2)后可以达到这些点；在加入s(1)足够多的次数以接近另一簇的高斯球后，所示的点线将向下移动，不与高斯球相交。
这保证了资金的安全。它也很容易被验证，因为格的量子态具有特定的属性：任何用户都可以测试。
最后的结果是一个无法被复制、但易于检查的物理系统。“由于我们的货币状态是物理有形的，它们可以作为有形但不可伪造的钞票，但它们也可以通过量子通道作为数字货币转移。”Khesin等人表示[2]，这一切都由买卖双方完成，无需任何交易记录：就像今天使用普通现金一样。“所有权的验证可以通过本地和离线完成，不需要通过区块链等机制进行全球同步。”
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量子货币技术：正稳步、缓慢发展
这是一项有趣的工作，具有重大意义。去中心化的加密货币的缺点之一是加密和维护区块链需要巨大的能源成本。例如，对于比特币，目前认为这比整个阿根廷国家消耗的电力还要多，因而从长远来看显然是不可持续的。
量子货币有可能在没有这种开销的情况下工作。它也自然是匿名的，就像现金一样。“我们的量子货币还具有经典加密货币或实物票据无法实现的优势。”研究人员表示，但只有当基础设施存在，并可以以轻松、廉价的方式发送量子信息时，它才有可能被采用。换句话说，量子货币首先需要一个完整的量子互联网，这项技术正在稳步但缓慢地出现。
参考链接：
[1]https://arxiv.org/abs/2207.13135
[2]https://www.discovermagazine.com/technology/why-quantum-money-could-replace-blockchain-based-cryptocurrencies