В своей мало кому известной и неопубликованной работе Визнер выдвинул странную на первый взгляд гипотезу «квантовых денег». Квантовая банкнота — это гринлиф, служивший в роли купюры, который в качестве серийного номера использовал спин и ориентацию на спин серии пойманных в ловушку фотонов. Квантовые деньги невозможно подделать. Для этого фальшивомонетчику пришлось бы измерить серийный номер, а затем их продублировать.
Он может определить одно из двух — ориентацию спина фотона, либо величину самого спина, — но никогда и то, и другое вместе. Банк, в свою очередь, располагает списком серийных номеров, на котором также указана поляризация фотона. Ему известно, что измерять — сам спин или его ориентацию, если вдруг понадобится выяснить подлинность банкноты. Ему не нужна никакая другая информация, которая теряется в процессе измерений.
Беннет и Брассар взяли идею Визнера о квантовых деньгах и в начале восьмидесятых годов двадцатого века приступили к разработке процесса передачи незаметного для посторонних шифрового ключа, который может впоследствии применяться для передачи шифрованных сообщений, чей код невозможно взломать.
Предположим, что в некоем возможном мире, наши с вами старые друзья Элис и Боб вновь пытаются провернуть свои черные дела. Элис посылает Бобу серию фотонов, один за другим. Все они поляризованы. Простоты ради скажем, что они встречаются в четырех возможных состояниях — то есть могут иметь поляризацию вверх, вниз, на восток и на запад.
Вы в принципе можете (исключительно удобства ради, а отнюдь не в иных целях), представить себе фотон в виде оливки, насаженной на зубочистку, которая при этом со скоростью света мчится сквозь пространство и время. То, в какую сторону торчит при этом зубочистка, соответствует углу поляризации фотона.
-----ВСТАВКА (РИС. стр.149 оригинала) —---
Иными словами, вы создали сложную, стреляющую оливками пушку. Эта чудесная пушка не только стреляет оливками, но также при каждом залпе точнейшим образом измеряет их ориентацию. Кроме того, сами оливки — также в высшей степени удивительная вещь. На протяжении всего времени полета по заданной траектории они сохраняют аэродинамическую стабильность. То есть, зубочистка всегда остается строго ориентированной в одном и том же направлении, как и тот момент, когда оливка вылетела из жерла пушки. Вы выстреливаете оливками в решетку, в которой имеются отверстия, причем эти отверстия чуть шире размеров оливки.
Перед тем, как произвести залп, вы можете разложить оливки на кучки, используя один из четырех фильтров.
----ВСТАВКА (РИС. 1 стр. 150 оригинала) —-----
Чтобы измерить оливки на другом конце траектории, можно воспользоваться еще одним фильтром, который определит ориентацию спина «вверх-вниз», «запад-восток», однако отнюдь не точную ориентацию зубочистки.
---- ВСТАВКА (РИС. 2 стр. 150 оригинала) —-----
Элис намерена отдать своему подручному, изменнику Бобу, приказ отравить лорда Йеллоунайфа размельченной в порошок рутой. Несчастная Эва в очередной раз получила задание выступить в роли главного криптолога для еще одного политического трупа — нашего с вами лорда Йеллоунайфа.
Элис наугад обстреливает Боба оливками. Она вознамерилась создать бинарное число, которое затем использует в качестве ключа. По этой причине она решает использовать различную ориентацию зубочистки в качестве эквивалентов единицы и нуля в этом числе. Зубочистки, ориентированные вверх, соответствуют единице, ориентированные вниз — нулю. Далее она приписывает единицы зубочисткам, ориентированный на восток, и ноль — ориентированным на запад. Таким образом, она может передать единицу двумя способами — «зубочисткой вверх» или «зубочисткой на восток». Элис аккуратно записывает ориентацию зубочистки для каждой оливки.
Эва пристально наблюдает за оливкой — а что ей остается делать? — однако ей непонятно, какой схемой пользуется Элис. В пятидесяти процентах случаев она угадывает неправильно, иными словами — половина ее измерений не имеют ровным счетом никакого смысла.
Но разве Боб находится не точно в таком положении, что и Эва? Элис в срочном порядке нужно передать Бобу свой собственный список фильтров, но так, чтобы он не попал в руки Эвы.
I. Элис наобум передает единицы и нули, зашифрованные в виду насаженных на зубочистку оливок. Она выстреливает ими через один из фильтров.
II. Боб наугад сортирует подлетающие к нему оливки при помощи фильтров «верх-низ» и «восток-запад». После чего измеряет ориентацию подлетающих к нему оливок, пользуясь при этом одним из таких же самых четырех фильтров, какими воспользовалась и Эва.