Por que o dinheiro quântico pode substituir as criptomoedas baseadas em blockchain

O dinheiro quântico é uma forma de moeda que emprega as estranhas leis da mecânica quântica para garantir que não possa ser copiada, mas ao mesmo tempo possa ser facilmente verificada. Essas propriedades o tornam um meio de troca ideal, assim como o dinheiro comum, mas sem qualquer risco de falsificação.

A ideia foi desenvolvida pela primeira vez pelo físico Stephen Wiesner em 1970, usando a noção de que qualquer tentativa de medir um estado quântico desconhecido inevitavelmente o destrói. Em comparação, o processo de medição de um estado quântico conhecido o preserva.

Wiesner percebeu que, se os detalhes do estado quântico fossem mantidos em segredo, por um banco central, por exemplo, essa propriedade poderia ser usada para garantir a veracidade do dinheiro quântico, garantindo que nunca pudesse ser copiado.

Desde então, a ideia de dinheiro quântico tornou-se extremamente influente, formando a base de inúmeros experimentos e técnicas criptográficas quânticas que se tornaram rotina.

Desvantagem Quântica

No entanto, a formulação do dinheiro quântico de Wiesner tem uma desvantagem. O processo de verificação só pode ser realizado por uma autoridade confiável, como um banco central, que mantém em segredo os detalhes dos estados quânticos.

Mas o surgimento de moedas descentralizadas como Bitcoin e Ether concentrou a atenção de sistemas monetários que não exigem controle centralizado.

Agora, Andrey Khesin e Peter Shor, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, e Jonathan Lu, da Universidade de Harvard, ambos em Cambridge, encontraram uma maneira de criar dinheiro quântico que qualquer pessoa pode verificar, tornando-o totalmente descentralizado sem precisar de uma blockchain para registrar transações com segurança.

A nova abordagem obtém sua segurança de uma forma de criptografia pós-quântica que é resistente ao ataque de computadores quânticos. A chave para a criptografia pós-quântica é encontrar problemas que até mesmo um computador quântico acha difícil de resolver.

Uma das mais promissoras envolve a ideia matemática de uma rede, uma espécie de grade multidimensional formada por um conjunto de vetores. Os pontos nesta grade são conectados por vetores de vários comprimentos que são fáceis de calcular. No entanto, o problema de encontrar os vetores mais curtos na rede acaba sendo difícil, principalmente quando a rede é aleatória.

Uma abordagem é calcular a distância entre todos os pontos em uma rede aleatória, que eventualmente encontrará o mais curto. Mas à medida que a grade se torna maior ou inclui mais dimensões, esse problema se torna incrivelmente difícil, mesmo para um computador quântico.

A abordagem que Khesin e companhia criaram é codificar a rede aleatória nas propriedades quânticas de uma unidade de dinheiro quântico, talvez como uma matriz atômica. Qualquer um que queira copiar esse dinheiro deve reproduzir essa treliça aleatória. Mas isso só pode ser feito se os vetores mais curtos forem conhecidos, uma tarefa que derrotará até mesmo um computador quântico.

Isso garante a segurança do dinheiro. Também é facilmente verificável, pois o estado quântico da rede possui propriedades específicas que qualquer usuário pode testar.

O resultado é um sistema físico que não pode ser copiado, mas facilmente verificado. “Como nossos estados monetários são físicos, eles podem servir como contas tangíveis, mas não falsificáveis, mas também podem ser transferidos por meio de canais quânticos como dinheiro digital”, dizem Khesin e companhia.

E tudo isso é feito pelo comprador e pelo vendedor sem a necessidade de registro de transações, assim como o dinheiro comum é usado hoje. “A verificação da propriedade pode ser feita localmente e offline, não havendo necessidade de sincronização global por meio de mecanismos como blockchains”, diz a equipe.

Blockchain Bus

Esse é um trabalho interessante com implicações significativas. Uma das desvantagens das criptomoedas descentralizadas é o enorme custo de energia necessário para criptografar e manter o blockchain. Para o Bitcoin, atualmente acredita-se que isso seja mais poder do que todo o país dos consumidores da Argentina e é claramente insustentável a longo prazo.

O dinheiro quântico tem o potencial de funcionar sem essa sobrecarga. Também é naturalmente anônimo, assim como o dinheiro, que será uma propriedade popular. “Nosso dinheiro quântico também oferece vantagens inatingíveis por criptomoedas clássicas ou contas físicas”, dizem os pesquisadores. Mas só será possível usar quando houver infraestrutura para enviar informações quânticas de forma fácil e barata. Em outras palavras, o dinheiro quântico primeiro requer uma internet quântica completa, uma tecnologia que está surgindo seguramente, mas lentamente.

Pode haver outra aplicação que provavelmente será concretizada primeiro. Khesin e colaboradores levantam a possibilidade de que a mesma técnica também possa fornecer proteção contra cópia no mundo quântico.

E eles têm planos nesse sentido. “O próximo passo é adaptar o algoritmo de dinheiro quântico a um protocolo antipirataria que protege os cálculos quânticos (ou seja, um circuito) da duplicação.”

Observe este espaço – a proteção quântica contra cópias, se não o dinheiro quântico, pode em breve ser uma realidade.


Ref: Dinheiro quântico publicamente verificável de treliças aleatórias: arxiv.org/abs/2207.13135

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