Vědci ze Společné laboratoře optiky a Regionálního centra pokročilých technologií a materiálů Univerzity Palackého v Olomouci jako první na světě ověřili, jak mohou fungovat kvantové peníze. Dočasně se proměnili ve výrobce i padělatele virtuálních bankovek. Výsledkem experimentu je unikátní studie, v níž vědci existenci kvantových bankovek ověřili a testovali i možnosti jejich obrany vůči kopírovacím metodám.

Jednotlivé fotony jsou generovány prostřednictvím nelineárních optických jevů. Foto: Karel Lemr a Antonín Černoch

Virtuální kvantové bankovky si lze představit jako řetězec fotonů – tedy jakýchsi balíčků energie světla. Myšlenka peněz, u kterých lze zajistit mnohem větší bezpečnost, pochází ze 70. let minulého století. Podle zákonů kvantové mechaniky kvantové stavy nikdy nelze stoprocentně duplikovat, a proto i přenos kvantové informace je mnohem bezpečnější než dosavadní praxe. Takto mohou kvantové bankovky ochránit finanční transakce před útoky hackerů. Hypotézu kvantových peněz poprvé experimentem ověřili až vědci z Olomouce ve spolupráci s kolegy z Polska a Japonska. Jejich studii publikoval časopis NPJ Quantum Information z vydavatelství Nature. "V našem článku jsme představili první experimentální realizaci protokolu pro kvantové peníze a zaměřili se na testování jejich odolnosti vůči kopírovacím metodám. Testovali jsme několik navržených schémat kvantových bankovek a ukázali, která obstojí i proti optimálnímu klonovacímu stroji," uvedl jeden z autorů Karel Lemr.

 Prakticky se však kvantové peníze zatím nepoužívají. Mimo jiné zatím nejsou vyvinuty kvantové paměti neboli peněženky, kam by bylo možné kvantové stavy uchovat. Nicméně vývoj v tomto směru jde rychle dopředu. "S rozvojem kvantových technologií poptávka po kvantových penězích poroste. Kvantové počítače a další zařízení totiž budou umět snadno prolomit algoritmy, jimiž jsou nyní finanční transakce chráněny. Možným řešením této bezpečnostní otázky je právě využití takzvaných kvantových peněz. Jedná se o virtuální bankovky zapsané do kvantových stavů jednotlivých fotonů," nastínil možný vývoj další z autorů Antonín Černoch. "V tomto článku jsme řešili i úspěšnost klonovacího procesu. Naše předchozí zařízení jsme konstruovali tak, aby kopie byly co nejvěrnější. Nicméně účinnost kopírování byla nízká, maximálně třicetiprocentní. U kvantových peněz je ale potřeba, aby alespoň polovina fotonů přežila a dorazila do banky. Proto jsme museli zkombinovat několik přístupů klonování tak, abychom měli vyšší úspěšnost a nepřekročili mez, za níž už banka bude peníze považovat za poškozené," doplnil Černoch.

Vědci v laboratoři simulovali přenos informace mezi bankami, fotony při pokusu vyslali na krátké vzdálenosti. V optických vláknech už ale mohou proudit ve vzdálenosti desítek kilometrů a ve volném prostoru i v jednotkách kilometrů. Zdejší vědci se nyní soustřeďují právě na přenos kvantové informace v sítích, testují různé prototypy komunikačních sítí a ověřují jejich funkčnost. Kvantová mechanika je spolu s teorií relativity považována za pilíř moderní fyziky.