El dinero cuántico
es una tecnología, por ahora sólo teórica, que utiliza las leyes de la mecánica
cuántica para crear dinero digital que no se puede copiar, se puede verificar
su autenticidad y es único. El futuro da miedo.
¿Dinero cuántico?
Francesco Cappello
El Viejo Topo
2 febrero, 2025
Las
características de una moneda ideal, ya sea real o virtual, se pueden resumir
en que no debe ser falsificable (*) ni alterable (por
ejemplo incrementando su valor). No debería poder gastarse varias veces,
debería garantizar el anonimato del intercambio.
Las monedas
cuánticas pretenden ser el análogo digital de las monedas físicas, todas idénticas e intercambiables sin seguimiento .
Los billetes
cuánticos son únicos y rastreables gracias a sus números de serie, mientras que
las monedas son todas idénticas y anónimas.
Esta distinción
conduce a diferentes enfoques para su verificación e implementación con monedas
de clave pública [1]. Estos últimos plantean desafíos adicionales y aún no se
han implementado concretamente. En particular, el dinero anticolisión,
del que hablaremos más adelante, es un tipo de billete que utiliza números de
serie únicos como garantía de seguridad.
La idea
original del dinero cuántico fue propuesta en 1982 por Stephen Wiesner, un físico
teórico, en un artículo
titulado Codificación Conjugada .
Imaginemos una
forma de moneda digital completamente diferente a la que estamos acostumbrados.
En lugar de estar hecha de simples bits (unidades
elementales clásicas de información) como los que usan los ordenadores, que
pueden ser 0 o 1, (encendido o apagado, verdadero o falso, etc.) esta moneda
está construida con bits cuánticos, qubits [2] que se basan en los
principios, fuera de nuestra experiencia común, de la mecánica cuántica, que
describe el comportamiento físico de la naturaleza a nivel atómico. Una de sus
particularidades es que un qubit puede estar en una especie de superposición,
un poco como una moneda lanzada al aire que no es ni cara ni cruz, sino
un poco de ambas a la vez. La moneda está en un estado suspendido
de posibilidad, aún no es cara ni cruz…
Cada moneda
cuántica contiene un conjunto de estados cuánticos generados aleatoriamente,
que no se pueden copiar ni clonar debido al teorema de no clonación de
la física cuántica. En la práctica, ningún procedimiento físico puede tomar un
estado cuántico desconocido y producir dos copias del mismo. Esto hace que la
moneda sea inalterable, evitando la duplicación y la trazabilidad.
Cada moneda es única y verificable por su emisor original.
De los bits
clásicos a los qubits cuánticos
Una
característica fundamental de los qubits es, de hecho, que no pueden
ser clonados. Es imposible falsificar o clonar una moneda cuántica debido a
las leyes fundamentales de la física. Si intentas copiar un qubit, sucede algo
extraño, un poco como intentar copiar una moneda que gira y se detiene. Al
mostrar ahora uno de los lados al azar, se destruiría el estado de
superposición en el que se encontraba antes (proceso de
medición/observación). Esta propiedad de inclonabilidad es la piedra
angular de todo el concepto de dinero cuántico.
El teorema de
no clonación es un principio fundamental de la mecánica cuántica que establece
que es imposible crear una copia idéntica de un estado cuántico (qubit). En
otras palabras, no podemos hacer una fotocopia perfecta de un qubit.
Imaginemos que
tenemos una moneda mágica que puede salir cara y cruz al mismo tiempo. Si
intentamos hacer una copia exacta de esta moneda sin saber de antemano cómo
está configurada exactamente, el resultado final será una moneda que no
representa correctamente la combinación de cara y cruz del original.
Se trata, por
tanto, de una propiedad crucial para la seguridad de la comunicación cuántica.
Esto significa que los datos cuánticos no pueden ser interceptados y
copiados sin alterar su estado, lo que hace que la comunicación cuántica
sea extremadamente segura contra escuchas clandestinas.
El principal
problema del dinero digital clásico, el que utilizamos todos los días, es que
es fácil de copiar. Si tienes un archivo que representa 10 euros, podrías
considerar hacer una copia de seguridad del mismo y gastarlo varias veces,
creando cantidades infinitas de dinero. La moneda cuántica eliminaría
este problema explotando la imposibilidad de clonar los qubits.
Así es como
funcionaría con los billetes: una “casa de la moneda” especial, con un profundo
conocimiento de las leyes de la mecánica cuántica, crea billetes
digitales. Cada billete no es más que una serie de qubits con una
combinación particular de superposiciones. Es un poco como si cada billete
estuviera compuesto de muchas pequeñas monedas especiales que circulan con un
patrón secreto, diferente al de los demás billetes.
Cada billete
cuántico sería así único e irrepetible (la unicidad de los estados cuánticos
lo hace único y fácilmente verificable), y los qubits que lo componen
están grabados con un “número de serie” cuántico y un algoritmo que
puede verificarlos. Una vez creado el billete, se puede transferir
digitalmente, un poco como un archivo, sin que nadie pueda copiarlo. Esto
es gracias a la propiedad de inclonabilidad que hemos visto. De hecho, el
teorema de no clonación permite protocolos criptográficos que superan las
capacidades de las computadoras clásicas. Utilizando un canal cuántico y un canal
clásico autenticado (público), dos partes pueden comunicarse de forma privada.
Cuando quieres
gastar tu dinero cuántico, entra en juego un “verificador”. Esta herramienta
utiliza procesos que utilizan la mecánica cuántica para comprobar si el billete
tiene las características adecuadas y el número de serie correcto. Si
alguien intentara falsificar un billete copiando los qubits, el intento
fracasaría porque la copia destruiría la información cuántica original y el
billete falso no pasaría la verificación. En resumen: cada billete contiene
n qubits, preparados secretamente en uno de cuatro estados posibles. En una
base de datos gigante, el banco recuerda cómo preparó cada qubit en cada
billete. Cuando alguien quiere consultar un billete, “lo lleva al banco”. El
banco utiliza su conocimiento para medir cada qubit en la base correcta para
verificar su autenticidad.
Dos tipos de
dinero cuántico
En la primera,
que llamamos clave privada (2), el verificador es la
misma Casa de la Moneda que creó el billete. Cuando un comerciante lo recibe,
lo envía a la Casa de la Moneda para su verificación. En este tipo de esquema,
nadie excepto la Casa de la Moneda sabe cómo verificar el dinero. Llamamos a
esto dinero cuántico de clave privada porque la clave, es decir, la información
necesaria para verificar su autenticidad, está confiada a la Casa de la Moneda.
Es un poco como las tarjetas de crédito, donde siempre se requiere
autorización del banco.
En el esquema
de Wiesner (Private Key Quantum Money) la Casa de la Moneda genera un billete
cuántico compuesto por n qubits, cada uno preparado en un estado aleatorio
elegido entre {|Sz = +1⟩, |Sz = -1⟩, |Sx = +1 ⟩, |Sx = -1⟩}. A esta secuencia de estados cuánticos
se le asigna un número de serie clásico. La verificación es
responsabilidad de la Casa de la Moneda, que mantiene un registro que asocia
cada número de serie con el estado cuántico correspondiente. Para verificar
la autenticidad de un billete, el comerciante debe enviarlo a la Casa de la
Moneda, que compara el estado recibido con el estado registrado. Su seguridad
se basa en el teorema de no clonación: un falsificador no puede copiar el
estado cuántico sin conocer la base en la que se prepararon los qubits.
Por otro lado,
el dinero cuántico de clave pública (2) es diferente
porque cualquiera puede verificar su autenticidad sin necesidad de una
casa de moneda. Es como dinero en efectivo, que podemos
utilizar en cualquier lugar sin intervención de terceros. Este tipo
es más difícil de crear, pero, en cierto modo, más deseable.
Hay dos modelos
de dinero cuántico de clave pública: el dinero libre de
colisiones y el dinero basado en la teoría de nudos.
En el caso
del dinero libre de colisiones, cada unidad de dinero
es distinguible y no duplicable, lo que garantiza que no haya colisiones de
números de serie y, por tanto, que cada billete sea único. Esta propiedad es
fundamental para la seguridad y credibilidad del dinero cuántico, y es por eso
que el término “libre de colisiones” se refiere a la unicidad de los
números de serie de los billetes. La propiedad “libre de colisiones” no es
sólo una cuestión de identificación. Si cada billete es único e
irrepetible, se evita que cualquier persona, incluida la Casa de la Moneda,
cree copias no autorizadas o billetes adicionales, lo que provocaría
inflación/devaluación y una pérdida de confianza en el sistema. La lista
pública, de hecho, permite verificar que la Casa de la Moneda no ha producido
más billetes que los declarados, evitando así la manipulación de la
oferta monetaria con el fin de controlar la oferta monetaria .
El dinero
cuántico basado en nodos es una implementación
específica del concepto de dinero libre de colisiones [3]. Este esquema se
considera seguro porque la teoría de nudos presenta problemas que no tienen
soluciones prácticas conocidas. Es el único esquema publicado para
moneda cuántica de clave pública que no ha demostrado ser inseguro.
Monedas y
billetes cuánticos
Como hemos
visto, la principal distinción entre las monedas cuánticas y los billetes
radica en su identidad y trazabilidad. Los billetes cuánticos son
únicos y rastreables, mientras que las monedas cuánticas son idénticas
y anónimas. La singularidad de los billetes cuánticos radica en el hecho de
que cada uno de ellos se distingue de los demás. Esta unicidad está garantizada
mediante la asignación de un número de serie único a cada billete. Su
trazabilidad se consigue gracias al número de serie, los billetes
cuánticos pueden ser, al menos en teoría, rastreados e identificados. Esta
trazabilidad puede ser útil para verificar que un billete fue realmente emitido
por la Casa de la Moneda. La verificación de un billete cuántico puede requerir
comunicación con la Casa de la Moneda (como en el esquema de Wiesner) o puede
ocurrir de manera autónoma sin involucrar a la Casa de la Moneda (como en los
esquemas de clave pública, como los libres de colisiones).
Muchos billetes
cuánticos están diseñados según el modelo “libre de colisiones”, lo que
significa que no pueden existir dos billetes con el mismo número de serie, ni
siquiera por parte de la Casa de la Moneda. Este mecanismo evita la
falsificación y garantiza la integridad del sistema monetario.
Las monedas
cuánticas son todas idénticas entre sí, sin distinciones individuales ni
números de serie. Esta característica las hace anónimas, ya que no es posible
distinguir una moneda de otra. La falta de un número de serie y de identidad
entre todas las monedas cuánticas garantiza el anonimato de las
transacciones, similar a las monedas físicas. Debido a la falta
de números de serie, la verificación de una moneda cuántica se produce mediante
procesos diferentes a los de los billetes. Estos procesos pueden incluir la
comunicación con el banco o cálculos cuánticos ofuscados (un protocolo de computación
cuántica en el que un usuario (el “cliente”) realiza un cálculo cuántico con la
ayuda de un servidor, sin revelar al servidor la naturaleza del cálculo en sí).
En otras palabras, el servidor realiza cálculos para el cliente, pero no es
capaz de entender qué cálculos está realizando. Por tanto, se trata de una
técnica que permite realizar cálculos cuánticos de forma segura, garantizando
que el servidor que realiza los cálculos no No se da cuenta de los detalles
específicos del cálculo en sí. En el contexto de las monedas cuánticas, esta
técnica se utilizaría para implementar sistemas de verificación de clave
privada en los que el vendedor no obtiene información sobre la moneda más allá
del resultado de la verificación en sí.
Es importante
tener en cuenta que ésta es todavía una tecnología teórica. Para
que esto sea una realidad necesitamos ordenadores cuánticos muy avanzados y por
lo tanto su implementación práctica aún está muy lejos en el futuro..
Es importante
destacar que la seguridad del dinero cuántico se basa
en las leyes fundamentales de la mecánica cuántica y no en algoritmos
matemáticos .
Imaginemos un
sello especial hecho de luz. La Casa de la Moneda crea este sello con un
patrón de luz complejo y único, una especie de firma cuántica. Este
sello puede transferirse a otra persona, pero si intentas copiarlo, se
destruirá. Quien recibe el sello puede utilizar una máquina
especial que, al observar el patrón de luz, verifica que el sello es auténtico.
Para verificar
su autenticidad, se necesita un dispositivo o algoritmo que conozca los
detalles específicos de su estado cuántico inicial. Sólo la entidad que
creó la moneda (por ejemplo, un banco central) puede realizar esta
verificación. Si alguien intenta medir estados cuánticos sin conocer
los detalles precisos, estos estados se destruyen, haciendo evidente el intento
de fraude.
Límites
La creación,
manipulación y verificación de estados cuánticos requieren infraestructuras
avanzadas y costosas, actualmente no disponibles para su uso a gran
escala. Los estados cuánticos son extremadamente delicados y pueden
destruirse fácilmente por la interferencia ambiental. Por ahora, la
verificación de las monedas cuánticas requiere un sistema centralizado, lo que
podría limitar su aplicabilidad en un contexto descentralizado como el de las
criptomonedas.
Diferencias con
las criptomonedas
Las
criptomonedas como Bitcoin se basan en la criptografía clásica y
la cadena de bloques para garantizar la seguridad y la
descentralización. El dinero cuántico, por otro lado, utiliza directamente las
leyes de la física cuántica. A diferencia de las criptomonedas, el
dinero cuántico no requiere una cadena de bloques y ofrece un nivel de
seguridad teóricamente insuperable contra las computadoras cuánticas.
El ataque a
Bitcoin por parte de las computadoras cuánticas
El algoritmo de
Shor es un algoritmo cuántico que puede factorizar números enteros de manera
extremadamente eficiente, mucho más rápido que cualquier algoritmo clásico
conocido. Esto representa una amenaza importante para la criptografía de clave
pública, como RSA, que se basa en la dificultad de factorizar números primos
grandes y, por lo tanto, ataca la cadena de bloques. Blockchain utiliza
algoritmos de criptografía de clave pública para garantizar la seguridad de las
transacciones. Bitcoin, de hecho, utiliza el algoritmo ECDSA (Elliptic Curve
Digital Signature Algorithm) para firmar digitalmente las transacciones. El
algoritmo de Shor puede factorizar rápidamente los grandes números utilizados
en las claves públicas, lo que permite a un atacante derivar la clave privada
correspondiente con la que descifrar transacciones, firmar transacciones
falsas, robar fondos y comprometer la seguridad de la cadena de bloques.
Para proteger
la cadena de bloques de los ataques cuánticos, es necesario desarrollar
oportunamente algoritmos de criptografía post-cuántica que no sean vulnerables
a los ataques de las computadoras cuánticas. A medida que las computadoras
cuánticas se vuelven más potentes y generalizadas, es probable que veamos un
aumento en la adopción de criptografía poscuántica en los sistemas de pago para
garantizar una mayor seguridad. La criptografía postcuántica es, de hecho, un
conjunto de algoritmos diseñados para garantizar la seguridad de los datos
incluso contra ataques de ordenadores cuánticos, que podrían comprometer muchos
sistemas criptográficos actualmente en uso. Se puede implementar en
infraestructuras clásicas y utilizarse en combinación con algoritmos
tradicionales para garantizar la seguridad híbrida, aunque requieren más tiempo
de cálculo, espacio de memoria y tamaño de clave que los métodos clásicos.
Quimeras
cuánticas. El QFS (Sistema Financiero Cuántico)
El dinero
cuántico por sí solo no puede ser la moneda de una nueva economía ni constituir
un nuevo sistema de pagos internacionales que supere las patologías inherentes
al actual sistema centrado en el dólar. El mundo está buscando un sistema de
pagos internacionales adaptado a la nueva realidad multipolar.
El Sistema
Financiero Cuántico QFS, se
describe [4] más como un modelo teórico que tiene como objetivo
integrar la computación cuántica, la inteligencia artificial y la tecnología
blockchain para crear una nueva infraestructura financiera. Se trata de algo
aún no bien definido que promete mayor seguridad, transacciones en tiempo real
y descentralización. A diferencia de los sistemas financieros tradicionales,
que dependen de la computación convencional, el QFS funcionaría a través de
computadoras cuánticas, aprovechando la mecánica cuántica para procesar
cantidades masivas de datos a velocidades sin precedentes.
Algunos autores
lo describen como un sistema financiero completamente futurista, independiente
del sistema bancario actual. Supuestamente fue creado para liberar al mundo del
control de las élites financieras. Muchos están esperando un “evento de
transición”, un acontecimiento repentino en el que se activará el QFS y el
viejo sistema financiero colapsará.
Pero nadie
explica exactamente qué es. Nada definitivo. Se dice que el QFS se basa en oro
u otros activos reales, a diferencia del sistema monetario actual que se basa
en «dinero fiduciario» (moneda de curso legal no convertible en oro u otros
productos básicos), y también se afirma que el QFS eliminará los bancos
centrales y el sistema bancario tradicional, dando el control del dinero
directamente a la gente.
Una auténtica
revolución en el sistema de pagos internacionales
Quién sabe por
qué sólo muy pocas personas parecen conocer lo que sería una verdadera
revolución en el sistema de pagos internacionales, a saber, la propuesta de una
moneda internacional como unidad de cuenta no emitida por ningún banco central
(el Bancor) gestionada por un organismo internacional, cámara de
compensación, la Cámara de Compensación Internacional propuesta
en 1944 en Bretton Woods por JLM Keynes. Se trataría de un sistema que
implicaría abandonar el paradigma de la liquidez con todas sus
patologías hoy insostenibles y adoptar un paradigma basado en el
clearing (compensación) que impediría estructuralmente el señoreaje,
la usura, la inflación y la deflación, la generación sistemática de enormes
deudas y enormes concentraciones de la riqueza financiera en manos de unos
pocos, evitaría desequilibrios insostenibles en las balanzas comerciales que
conducen a conflictos entre países y permitiría la existencia de riqueza
generada únicamente por el trabajo, eliminando al actual mercado abusador del
dinero que permite especular con el dinero.
(*) Se puede
argumentar que en condiciones de deflación monetaria y de restricción crediticia
(poco dinero en circulación en comparación con la capacidad económica de la
comunidad) el papel de los falsificadores es ciertamente positivo para toda la
Comunidad en la que circula el dinero falso…
Notas
[1] Las
claves privadas y públicas son esenciales en la criptografía asimétrica
para la seguridad de las comunicaciones digitales. Clave pública: de libre
distribución para cifrar datos. Ejemplo: una dirección de apartado postal,
utilizable por cualquier persona, pero legible sólo con la clave privada. Clave
privada: debe permanecer en secreto. Se utiliza para descifrar datos cifrados
con la clave pública y para firmar documentos. Ejemplo: Llave para abrir el
buzón. Ejemplo práctico: Alice cifra un mensaje con la clave pública de Bob.
Sólo Bob puede descifrarlo con su clave privada, garantizando así la seguridad
de la información.
[2] Un qubit es
la unidad fundamental de la información cuántica, similar al bit en la
computación clásica. Sin embargo, a diferencia de un bit clásico, que sólo
puede estar en uno de dos estados (0 o 1), un qubit puede existir en una
superposición de estados. Esto significa que puede ser simultáneamente 0, 1 o
cualquier combinación lineal de ambos gracias a las propiedades de la mecánica
cuántica.
Las principales
propiedades del qubit son la superposición , el entrelazamiento y la
interferencia. La superposición permite que varios estados coexistan al mismo
tiempo. (En los ordenadores cuánticos esta propiedad aumenta exponencialmente
la potencia de cálculo). Los qubits entrelazados comparten un estado
cuántico común, lo que permite correlaciones instantáneas a lo largo de la
distancia. Los qubits entrelazados están interconectados de tal manera que
cambiar el estado de uno afecta inmediatamente al estado del otro, independientemente
de la distancia. Esto permite la creación de conexiones seguras entre nodos
cuánticos. La interferencia . Los estados cuánticos pueden interferir
entre sí, lo que dificulta que observadores no autorizados predigan los estados
de los qubits y decodifiquen la información.
[3] Explicación
técnica: [En este esquema, cada billete está asociado a un diagrama de nodos, y
su número de serie corresponde al polinomio de Alexander del diagrama. La Casa
de la Moneda crea billetes preparando una superposición de todos los diagramas
de nudos y midiendo los coeficientes del polinomio de Alexander. La
verificación consiste en medir los coeficientes y comprobar que la
superposición es invariante con respecto a los movimientos de Reidemeister.
[4] ¿Cuándo se
lanzará el sistema financiero cuántico?
Fuente: Seminare Domande
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