Bitcoin og aðrar stafrænar myntir eru nú í notkun á tíunda hverju evrópsku heimili. Kína hefur auk þess komið á laggirnar stafrænni útgáfu af yuani, meðan að seðlabankar í ESB og BNA vinna að þróun stafrænna evra og dollara.
En það eru miklir annmarkar á rafmynt. Í fyrsta lagi eru sérfræðingar fullir efasemda um öryggi þeirra. Í öðru lagi stendur loftslaginu ógn af rafmynt – bitcoin eitt og sér notar árlega jafn mikið rafmagn eins og allir íbúar Hollands en þeir telja um 17,4 milljónir manns.
Sem betur fer vinna vísindamenn að lausn: Nýjum, öruggum og loftslagsvænum gjaldmiðli sem grundvallast á lögmálum skammtafræðinnar en þau stríða gegn heilbrigðri skynsemi.
Skammtafræði vísar veginn
Bitcoin og aðrir stafrænir gjaldmiðlar grundvallast á svokallaðri blockchain tækni sem nefna mætti grunnkeðju. Grunnkeðjan er löng og vex stöðugt með nýjum stafrænum hlekkjum sem hver og ein inniheldur gögn um tiltekin viðskipti.
Ólíkt hefðbundnum banka sem er með viðskipti sín í tiltölulega fáum gagnabönkum dreifast öll grunnkeðjuviðskipti út milli allt að 50.000 tölva. Þessar þúsundir af afritun gera í prinsippinu ómögulegt að hakka sig inn og stela rafmynt en reyndin hefur þó verið sú að það finnast mörg dæmi um þjófnað á rafmynt – t.d. var rafmynt með samanlagt verðmæti sem nam um 60 milljörðum króna stolið frá gjaldeyrismarkaðnum Coincheck árið 2018.
22 milljón tonn af koldíoxíði losna árlega út vegna smíði nýrrar rafmyntar.
Helsti ókostur grunnkeðjunnar er þó rafmagnsnotkunin. Svokallaður námugröftur á nýrri mynt krefst þess að tölvur leysi fjölmörg afar erfið stærðfræðileg vandamál en í það þarf gríðarlega mikið rafmagn.
Lausnin á þessum vandkvæðum rafmyntar kann að felast í svokölluðum skammtatölvum sem eru smám saman að verða að veruleika. Skammtatölvur geta nefnilega framkallað útreikninga mun hraðar en hefðbundnar tölvur og rafmagnsnotkun þeirra er jafnframt allt að 100 til 1.000 sinnum minni en það sparar mikið magn af koltvísýringi.
Árið 2019 leysti skammtaflaga Google, Sycamore, verkefni á 200 sekúndum sem samkvæmt Google hefði tekið hefðbundna ofurtölvu 10.000 ár að leysa.
Venjuleg tölva virkar með svonefndum bitum sem er ýmist kveikt eða slökkt á – þekkt sem 1 eða 0.
Skammtatölva nýtir sér sérstaka eiginleika skammtafræðinnar, nefnilega þá að eindir geti verið til í margvíslegu ástandi á sama tíma. Skammtabiti getur þannig verið bæði núll og einn samtímis og þannig eykst geta tölvunnar til að framkvæma útreikninga verulega.
Á góðum degi getur kínverska skammtatölvan Zuchonigzhi ráðið dulkóðunargátur 10.000 milljarða sinnum hraðar en bestu hefðbundnu ofurtölvur heims.
Innan áratuga eða tveggja munu skammtatölvur líklega verða svo öflugar að þær geta ráðið alla öryggiskóða, m.a. í bitcoin-kerfinu. En þær fela á sama tíma í sér möguleikann á algjörlega nýrri gerð rafmyntar.
Eðlisfræði blekkir falsara
Þegar árið 1969 vann eðlisfræðingurinn Stephen Wiesner að nýrri gerð gjaldmiðils sem grundvallaðist á hinum sérkennilegu lögmálum skammtafræðinnar.
Vatnsmerkið í slíkum skammtagjaldmiðli átti að samanstanda af öreindum í óþekktu skammtaástandi. Slíkt ástand mun samkvæmt skammtafræðinni hrynja niður reyni maður að mæla eiginleika þess – t.d. í hvaða átt öreindirnar snúast – rétt eins og þegar maður hyggst safna speglun á vatnsyfirborði saman með höndunum.
Með þessu móti yrði ógjörlegt að falsa gjaldmiðilinn.
Sögulegt skammtastökk peninga
10.000 árum f.Kr.
Vöruskipti eru algengasta leið í verslun og er upprunnin frá fyrstu landbúnaðarsamfélögum fyrir minnst 12.000 árum.
640 árum f.Kr.
Fyrstu peningar sem samanstanda af myntum sem sérfræðingar vita um fundust í vesturhluta Tyrklands og eru frá því um árið 640 f.Kr.
1950
Fyrstu kreditkortin koma fram árið 1950. Tuttugu árum síðar bætist við segulröndin sem tækjabúnaður í verslunum getur greint.
1980
Fyrsti netbanki heims opnar árið 1980 í BNA. Það er þá fyrst upp úr 1990 sem það fyrirbæri nær verulegum vinsældum.
2009
Stafrænir peningar hefja innreið sína þegar bitcoin er stofnað árið 2009. Núna er að finna þúsundir af slíkum stafrænum gjaldmiðlum.
Viti maður hins vegar skammtaástandið fyrirfram er vel hægt að mæla það án þess að það eyðileggist – og í hugmynd Wiesners væri það ævinlega seðlabanki sem þekkti skammtaástandið. Þessi banki væri því sá eini sem gæti afráðið hvort peningar væru falsaðir eða ófalsaðir.
Vandinn er sá að seðlabankar eru viðkvæmir fyrir árásum og vísindamenn vilja því búa til dreift en ekki miðstýrt kerfi. Það hefur þó reynst þrautinni þyngri – en ný lausn færir okkur nær því marki.
Grind ver peningana
Peter Shor, prófessor við bandaríska háskólann MIT, er sérfræðingur í skammtatölvum og árið 2022 þróaði hann ásamt kollegum sínum nýja gerð af skammtamynt.
Hugmynd þeirra var einkum sú að skapa peninga sem hver og einn gæti gengið úr skugga um að væru ófalsaðir og jafnframt að það væri ógjörlegt að falsa þá.
Í stað þess að geyma lykilinn að leynilegu skammtaástandi rafmyntarinnar í seðlabanka vill Peter Shor tryggja myntina á bak við opinberan og aðgengilegan kóða sem jafnvel skammtatölva getur ekki rofið.
Skammtamynt er með óbrjótanlegan kóða
Vísindamenn við MIT hafa komið fram með nýja gerð skammtapeninga en leyndardómar þeirra leynast á bak við fjölvíða grind sem er ógerningur að ráða í.
1. Vatnsmerki leynast á bak við kóðann
Vatnsmerki skammtapeninga samanstendur af leynilegu skammtaástandi hvers eiginleikar leynast á bak við kóða í fjölvíðu neti. Einungis er hægt að brjóta kóðann ef maður finnur skemmstu leið milli tveggja punkta í netinu (gul píla).
2. Ómögulegt er að brjóta kóðann
Til að falsa skammtapeninga neyðist maður annað hvort til að mæla skammtaástandið eða rjúfa kóðann. Sérhver tilraun til að mæla mun eyðileggja ástandið og jafnvel skammtatölva getur þá ekki rofið kóðann (rauð píla: röng lausn).
3. Skammtatölva kannar fölsun
Skammtatölva getur hins vegar komið með ágiskun varðandi kóðann (stór gul ör) sem er nægilega nærri réttu svari. Ágiskunin er borin saman við suma eiginleika skammtaástandsins og ef hún passar eru peningarnir ekta.
Kóðinn samanstendur af fjölvíðri grind og er einungis hægt að rjúfa hann með því að finna stystu leiðina milli tveggja punkta í grindinni. Þessa þraut er í raun ógjörlegt að leysa og þannig er ekki hægt að afrita peningana.
Skammtatölva getur hins vegar komið með ágiskun sem er svo nærri rétta svarinu að unnt er að sannreyna að peningarnir séu ekta.
Aðrir vísindamenn hafa bent á villu í hugmynd Shors og sumir telja jafnvel að þetta komi aldrei til með að virka. Óháð því færir þessi nýja hugmynd vísindamenn nær nothæfri lausn.
Tæknirisar í biðröð
Meðan Peter Shor ígrundar áfram skammtamynt sína vinna aðrir sérfræðingar að hámörkun þeirra skammtatölva sem eru grundvöllur þess að skammtapeningar geti virkað.
Tæknirisar eins og IBM, Google og Amazon og alþjóðlegir bankar eins og HSBC og Barkleys fjárfesta árlega allt að 200 milljörðum króna í skammtavélarnar.
Ein helsta áskorunin felst í að skammtatölvur virka þá og því aðeins að þær séu kældar niður undir alkul sem er -237,15°C og verndaðar þannig fyrir sérhverri truflun frá umhverfinu. Þær eru því enn of óstöðugar til að geta höndlað peningana þína.
Því munu að líkindum líða fjölmörg ár áður en skammatölvurnar eru tilbúnar til að prenta nýja skammtamynt fyrir þig.
Þegar það gerist mun slík mynt vera líklega ódýrasti, öruggasti og grænasti gjaldmiðill sögunnar.
