Bitcoin och andra digitala valutor används i dag i vart tionde europeiska hushåll. Kina har dessutom lanserat en digital version yuan, medan EU:s och USA:s centralbanker är i färd med att utveckla digitala euro och dollar.
Men de digitala pengarna har allvarliga svagheter. För det första är experterna osäkra på säkerheten. För det andra utgör de nya valutorna ett hot mot klimatet – bara bitcoin har samma årliga elförbrukning som Nederländernas hela befolkning på 17,4 miljoner människor.
Som tur är arbetar forskarna med en lösning: ett nytt säkert och klimatvänligt penningsystem grundat på kvantfysiska lagar som strider som vanligt sunt förnuft.
Kvantfysik är vägen fram
Bitcoin och flera andra digitala valutor grundas på den så kallade blockkedjetekniken. En blockkedja är en lång och konstant växande kedja av digitala block, som alla innehåller data om ett antal penningtransaktioner.
Till skillnad från en traditionell bank som har transaktionerna liggande i relativt få datacentraler, sprids alla blockkedjetransaktioner ut på upp emot 50 000 datorer. De tusentals kopiorna gör det i princip omöjligt att hacka sig in och stjäla andras bitcoin.
I praktiken har det dock funnits flera exempel på stöld av digitala pengar – digitala mynt till ett totalt värde av cirka 4,7 miljarder kronor stals exempelvis från valutabörsen Coincheck 2018.
Lösningen på de digitala valutornas problem kan mycket väl gömma sig i en kvantdator.
Blockkedjornas största problem i dag är dock elförbrukningen. Konstruktionen av nya mynt kräver att datorer löser en mängd kryptografiska gåtor, som kräver elslukande prestanda.
Lösningen på de digitala valutornas problem kan mycket väl gömma sig i de så kallade kvantdatorer, som så smått börjar bli verklighet. Kvantdatorer kan nämligen utföra beräkningar långt snabbare än traditionella datorer, samtidigt som deras elförbrukning är mellan 100 och 1 000 gånger lägre – vilket ger en enorm koldioxidbesparing.
År 2019 löste Googles kvantchip Sycamore en uppgift på 200 sekunder, som det enligt Google skulle ta en traditionell superdator 10 000 år att lösa.
En normal dator arbetar med så kallade bitar, som antingen kan vara på eller av – det vill säga 1 eller 0.
En kvantdator utnyttjar en av kvantfysikens kontraintuitiva särdrag: Att partiklar kan existera i flera tillstånd samtidigt. En kvantbit kan därmed vara både 0 och 1 samtidigt och därför ökar prestandan markant.
En bra dag kan den kinesiska kvantdatorn Zuchongzhi räkna ut kryptografiska gåtor 10 000 miljarder gånger snabbare än världens bästa traditionella superdator.
Inom ett årtionde eller två kommer kvantdatorerna troligen att bli så kraftfulla att de kan bryta alla säkerhetsmekanismer i bland annat bitcoinsystemet, men de innehåller samtidigt möjligheten för en helt ny typ av digitala pengar.
Fysik lurar penningförfalskarna
Redan 1969 arbetade fysikern Stephen Wiesner fram ett nytt penningkoncept, som grundades på kvantfysikens bisarra lagar.
Dessa kvantpengars vattenstämpel skulle bestå av partiklar i ett okänt kvanttillstånd. Ett sådant tillstånd kommer enligt kvantfysikens lagar att förstöras helt om du försöker mäta dess egenskaper – exempelvis i vilken riktning partiklarna vrids runt – precis som om du försökte samla upp en avspegling med händerna.
En penningförfalskare skulle därmed inte kunna kopiera pengarna.
Tidslinje: Pengarnas historiska kvantsprång
10 000 f.Kr.
De första bytesekonomierna, i vilka människor utväxlade varor med varandra, härstammar från tidiga jordbrukssamhällen för minst 12 000 år sedan.
640 f.Kr.
De äldsta pengarna bestående av mynt som forskare känner till har hittats i västra Turkiet och kommer från cirka år 640 f.Kr.
1950
De första kreditkorten lanseras 1950. Tjugo år senare introduceras sedan magnetremsan, som känns igen från de första betalningsterminalerna.
1980
Världens första internetbank öppnar 1980 i USA. Det är dock först under 1990-talet som fenomenet blir populärt på allvar.
2009
Digitala pengar börjar göra sitt intåg när bitcoin lanseras 2009. I dag finns det tusentals digitala valutor.
Känner du däremot till kvanttillståndet i förväg kan du mäta det utan att förstöra det – och i Wiesners koncept skulle kvanttillståndet vara känt av en centralbank. Denna bank skulle vara den enda som kunde avgöra om pengarna var äkta eller inte.
Problemet är att en centralbank är sårbar för angrepp och därför vill forskarna skapa ett decentraliserat system. Det har visat sig vara svårare än trott – men en ny lösning för oss närmare målet.
Gitter skyddar pengarna
Professor Peter Shor vid det amerikanska universitetet MIT är expert på kvantdatorer och 2022 utvecklade han tillsammans med sina kolleger en ny version av kvantpengar.
Tanken bakom det nya konceptet var att skapa pengar vars äkthet kan bekräftas av alla, men som samtidigt är omöjliga att förfalska.
I stället för att gömma nyckeln till pengarnas hemliga kvanttillstånd i en centralbank ska Peter Shor säkra den bakom en offentligt tillgänglig kod, som inte ens en kvantdator kan bryta.
Kvantpengar har obrytbar kod
1. Vattenstämpel gömmer sig bakom kod
Kvantpengarnas vattenstämpel består av ett hemligt kvanttillstånd, vars egenskaper är gömda bakom en kod i form av ett flerdimensionellt gitter. Koden kan bara brytas genom att man hittar den kortaste vägen mellan två punkter i gittret (gul pil).
2. Kod är omöjlig att bryta
För att förfalska kvantpengar måste du antingen mäta kvanttillståndet eller knäcka koden. Men ett försök att mäta det kommer att förstöra tillståndet och inte ens en kvantdator kan knäcka koden (röda pilar: felaktiga lösningar).
3. Kvantdator kontrollerar äkthet
En kvantdator kan däremot räkna sig fram till en gissning på kodens svar (stor gul pil), som är tillräckligt nära rätt svar. Gissningen jämförs med vissa egenskaper med pengarnas kvanttillstånd och om de matchar är pengarna äkta.
Koden består av ett flerdimensionellt gitter och det kan bara brytas genom att man hittar den kortaste vägen mellan två punkter i gittret. Uppgiften är i praktiken omöjligt att lösa och därmed kan pengarna inte kopieras.
En kvantdator kan dock lägga fram en gissning som ligger så nära rätt svar att pengarnas äkthet ändå kan verifieras.
Andra forskare har påpekat misstag i Shors koncept, och en del tror inte ens att det kan fungera. Oavsett vilket, så för nya koncept som detta forskarna närmare en användbar lösning.
Teknikjättar står på kö
Medan Peter Shor grubblar vidare över sina kvantpengar arbetar andra forskare på att optimera de kvantdatorer som är förutsättningen för att kvantpengar ska kunna fungera.
Teknikföretag som IBM, Google och Amazon och internationella banker som HSBC och Barclays investerar årligen upp emot tio miljarder kronor i kvantmaskinerna.
En av de största utmaningarna är att kvantdatorer bara fungerar om de kyls ned till den absoluta nollpunkten på -273,15 grader Celsius och skyddas mot alla störningar från omgivningarna. De är alltså än så länge alltför instabila för att hantera dina pengar.
Det kommer därför att ta åtskilliga åt innan kvantdatorerna är redo att trycka dina nya kvantpengar.
Men när det händer kommer det å andra sidan att bli det billigaste, säkraste och grönaste penningsystemet någonsin.