18、量子互联网近期可能应用的两项技术

量子互联网近期可能应用的两项技术

1. 量子货币：维森纳未发表的论文

在量子密码学出现之前，就已经有了量子货币的概念。量子信息理论的教父是一位不太知名的人物，名叫斯蒂芬·维森纳（Stephen Wiesner）。1970 年，维森纳在一篇论文中提出了量子奇异性三要素中的两个——不确定性和非现实性。然而，由于论文内容过于激进，且维森纳不善于自我推销，这篇文章直到 1983 年才得以发表。

1.1 量子货币的原理

其核心思想是将 100 美元纸币的唯一序列号编码到嵌入货币的量子态中。假设纸币的二进制序列号是 10101010，这是一个一字节的序列号，印在纸币正面。传统情况下，任何人只要有一台好的复印机，就可以复制这张纸币，从而得到两张 100 美元纸币，银行可能需要很长时间才能发现流通中有两张序列号相同的纸币，而此时造假者早已逃之夭夭。

为了解决这个问题，银行会使用光子偏振将相同的序列号量子编码到纸币内部。对于纸币序列号中的每一位数字，银行使用其量子随机数生成器（QRNG）来决定是在 H - V 基还是 ±45° 基中对光子进行编码。在 H - V 基中，编码规则为 $|j\rangle = 0$ 和 $|l\rangle = 1$；在 ±45° 基中，编码规则为 $|l’\rangle = 0$ 和 $|l’‘\rangle = 1$。序列号有八位数字，因此银行需要八个随机数，例如 00001011，这些数字不是序列号，而是银行用于将序列号加密和解密到埋藏光子中的私钥。如果私钥数字为 0，则银行选择 H - V 基来编码相应的序列号数字；如果私钥数字为 1，则使用 ±45° 基。

1.2 银行验证过程

当纸币在流通