Digitale valuta’s, zoals bitcoins, worden nu gebruikt door een op de tien Europese huishoudens. China heeft ook een digitale versie van de yuan gelanceerd, en de centrale banken van de EU en de VS werken aan digitale euro’s en dollars.
Maar digitaal geld heeft grote zwakten. Ten eerste twijfelen deskundigen over de veiligheid. Ten tweede vormen de nieuwe munten een bedreiging voor het klimaat – bitcoins alleen al verbruiken evenveel stroom per jaar als de hele Nederlandse bevolking van 17,4 miljoen mensen.
Gelukkig werken wetenschappers aan een oplossing: een klimaatvriendelijk en veilig geldsysteem op basis van kwantumwetten die het gezonde verstand tarten.
Kwantumfysica is de weg
Bitcoins en verschillende andere digitale valuta’s zijn gebaseerd op de zogeheten blockchaintechnologie. Een blockchain is een lange, voortdurend groeiende keten van digitale blokken, die ieder gegevens bevatten over een reeks geldtransacties.
In tegenstelling tot een traditionele bank, die transacties bewaart in weinig datacentra, zijn blockchaintransacties verspreid over wel 50.000 computers. De duizenden kopieën maken het vrijwel onmogelijk om in te breken en de bitcoins van mensen te stelen.
In de praktijk zijn er echter diverse gevallen geweest van diefstal van digitaal geld – zo werden in 2018 digitale munten ter waarde van circa 3,2 miljard gestolen van de Coincheck exchange.
De oplossing voor de problemen van digitale munten ligt misschien wel in een kwantumcomputer.
Het grootste probleem van blockchain is echter het stroomverbruik. Voor het aanmaken van nieuwe munten moeten computers allerlei cryptografische puzzels oplossen die veel rekenkracht vergen.
De oplossing voor al die problemen zou best kunnen liggen in de zogeheten kwantumcomputers die gestalte krijgen. Deze kunnen berekeningen veel sneller uitvoeren dan traditionele computers, en ze verbruiken 100 tot 1000 keer zo weinig stroom – met als gevolg een enorme besparing van CO2.
In 2019 loste Google’s kwantumchip Sycamore in 200 seconden een taak op waar een traditionele supercomputer volgens Google 10.000 jaar over zou doen.
Een normale computer werkt via bits, die in de aan- of uitstand kunnen staan – bekend als 1 of 0.
Een kwantumcomputer maakt gebruik van een van de contra-intuïtieve rariteiten van de kwantumfysica: dat deeltjes in meer toestanden tegelijk kunnen bestaan. Een kwantumbit kan dus tegelijk 0 en 1 zijn, en daarmee wordt de rekensnelheid aanzienlijk verhoogd.
Ooit zal de Chinese kwantumcomputer Zuchongzhi cryptografische puzzels 10.000 miljard keer zo snel kunnen oplossen als de beste gewone supercomputer.
Binnen een decennium of twee zullen kwantumcomputers mogelijk zo krachtig zijn dat ze alle beveiligingsmechanismen van het bitcoin-stelsel en andere stelsels kunnen kraken, maar ze hebben ook het potentieel voor heel nieuw digitaal geld.
Natuurkunde is vervalsers te slim af
In 1969 bedacht natuurkundige Stephen Wiesner al een geldconcept op basis van de bizarre wetten van de kwantumfysica.
Het watermerk van kwantumbiljetten moest bestaan uit deeltjes in een onbekende kwantumtoestand. Zo’n toestand gaat volgens de kwantumfysica verloren zodra je zou proberen zijn eigenschappen te meten – zoals de richting waarin de deeltjes draaien. Het zou zijn alsof je met je handen een reflectie in een wateroppervlak zou proberen op te vangen.
Een vervalser zou het geld dan niet kunnen namaken.
Tijdlijn: De historische kwantumsprong van het geld
10.000 v.Chr.
De eerste ruilhandel, waarbij mensen goederen met elkaar ruilden, dateert van vroege boerensamenlevingen, zeker 12.000 jaar geleden.
640 v.Chr.
Het oudste muntgeld dat onderzoekers kennen, is gevonden in West-Turkije en dateert van rond 640 v.Chr.
1950
De eerste creditcards worden gelanceerd in 1950. 20 jaar later wordt de magneetstrip, bekend van de eerste betaalterminals, geïntroduceerd.
1980
In 1980 wordt in de VS de eerste online bank ter wereld geopend. Pas in de jaren 1990 wordt het verschijnsel echter populair.
2009
Digitaal geld doet zijn intrede als in 2009 de bitcoin wordt gelanceerd. Tegenwoordig zijn er duizenden digitale valuta’s.
Als je de kwantumtoestand kent, kun je hem meten zonder hem te vernietigen. In Wiesners concept zou deze kwantumtoestand bekend zijn bij een centrale bank, die als enige zou kunnen bepalen of het geld echt was of niet.
Het probleem is dat een centrale bank kwetsbaar is voor aanvallen, dus willen onderzoekers een decentraal systeem creëren. Dit is moeilijker gebleken dan gedacht – maar een nieuwe oplossing brengt ons dichter bij het doel.
Rooster beschermt geld
Professor Peter Shor van het MIT in de VS is een expert in kwantumcomputing, en in 2022 ontwikkelden hij en zijn collega’s een nieuwe versie van kwantumgeld.
Het idee ervan was om geld te creëren waarvan de echtheid door Jan en alleman kan worden bevestigd, maar dat tegelijk onmogelijk te vervalsen is.
In plaats van de sleutel tot de geheime kwantumtoestand van geld op te slaan in een centrale bank, wil Shor die beveiligen achter een toegankelijke code die zelfs een kwantumcomputer niet kan breken.
Kwantumgeld heeft onkraakbare code
1. Watermerk verborgen achter code
Het watermerk van het kwantumgeld is een kwantumtoestand waarvan de eigenschappen achter een code (een multidimensionaal rooster) zitten. Die code is alleen te kraken door de kortste route te vinden tussen twee punten in het raster (gele pijl).
2. Code is onmogelijk te kraken
Om kwantumgeld te vervalsen, moet je de kwantumtoestand meten of de code kraken. Maar bij een meetpoging gaat de toestand verloren, en zelfs een kwantumcomputer kan de code niet kraken (rode pijlen: verkeerde oplossingen).
3. Kwantumcomputer controleert authenticiteit
Een kwantumcomputer kan een gok doen (grote gele pijl) en komt dan in de buurt van het juiste antwoord. De gok wordt afgezet tegen bepaalde eigenschappen van de kwantumtoestand van het geld, en als die overeenkomen, is het geld echt.
De sleutel is een multidimensionaal raster en kan alleen gebroken worden door het kortste pad te vinden tussen twee punten in dat raster. Deze taak is praktisch niet op te lossen, en dus kan het geld niet gekopieerd worden.
Een kwantumcomputer daarentegen kan een gok wagen die zo dicht bij het juiste antwoord ligt dat de echtheid van het geld nog kan worden geverifieerd.
Andere onderzoekers wijzen op een aantal gebreken in Shors concept, dat volgens sommige zelfs nooit zal werken. Hoe dan ook, nieuwe concepten als deze brengen een werkbare oplossing dichterbij.
Techgiganten staan in de rij
Terwijl Peter Shor aan zijn kwantumgeld werkt, zijn andere onderzoekers bezig de kwantumcomputers te optimaliseren die nodig zijn om dit geld te laten werken.
Techbedrijven als IBM, Google en Amazon, en internationale banken als HSBC en Barclays, steken er tientallen miljarden dollars per jaar in.
Een van de belangrijkste uitdagingen is dat kwantumcomputers alleen werken als ze gekoeld worden tot het absolute nulpunt van -273,15 °C en beschermd worden tegen elke storing. Ze zijn dus nog te instabiel om met je geld om te gaan.
Het zal daarom enkele jaren duren voordat kwantumcomputers klaar zijn om je nieuwe kwantumgeld af te drukken.
Maar als het zo ver is, vormen ze het goedkoopste, veiligste en groenste geldsysteem ooit.