如何防止造假币？

科普达人卓克最近在他的专栏“卓老板聊科技”里跟大家探讨了假币这个话题。你可能经常听到传闻，说现在物价和以前不同啦，央行要发行500块的钞票啦，但每次都证明是假消息，为什么国家对发行大额的货币这么谨慎呢？这是因为啊，纸币成本实在太低了，越是大额的纸币，面临的造假风险也越高。哪怕是古代流通金币银币，也照样有黑作坊通过重铸货币，然后参杂劣质金属来获取利润。历朝历代，犯罪分子通过窃取、模仿印钞技术来伪造海量假币扰乱市场，一直是个严重的问题。

那么，该怎样控制伪钞呢？你肯定知道，要通过货币防伪技术来实现。但你可能不知道的是，发展防伪技术从来都不是一件容易的事儿。它不仅要用到当时最先进的技术，甚至许多最杰出的精英都跑去解决这个问题了。

比如说牛顿牛爵爷，他前半辈子物理学很牛，但你可能不知道，他后半辈子几乎全部投入到了铸币的工作中了。我们刚说了，即使是金银这样子的货币，黑作坊制造劣等货币扰乱市场也一直是严重的社会问题。而牛顿到底是个天才，当时在他主导下，英国财政部改进了铸币技术，重铸了新币。不仅比以前更有效地应用到了原始的金属材料，新币边缘还印制了特殊的防伪标识，防止一些鸡贼的人通过蹭掉银粉重铸货币。

据说，当时有个造假币的家伙非常嚣张，他声称自己的技术可以完美地铸造出标准货币，结果把牛顿惹毛了。这位大科学家通过亲自比对假币的特征顺藤摸瓜抓到了一大把造假者，硬是让这个嚣张的造假者被判处了绞刑，可见当时牛顿在货币的防伪技术上下足了功夫。

和金币银币相比，咱们今天纸币的防伪技术先进多了，从纸张材料、特殊水印、印刷油墨，以及最新的光学技术，几乎能用的防伪技术都用上了。而更新的货币比如说比特币，它依赖于网络时代最新的区块链技术，采用的核心加密技术也让它更加稳定安全，这一技术也很快被全球各大银行合作开发，应用到了它们主导的电子货币上，现在已经在测试中了。可以说，在货币防伪这件事情上，从古至今各个国家在技术上都从不含糊。

不过呢，从物理学角度来看，大多数防伪技术都是可以复制的。只要有足够的技术，印钞厂能干的，印假钞的也照样能干。但有一种量子货币，你可能没听说过，几乎能做到绝对防伪。

要解释它，我们还得从量子力学说起：在量子力学中，如果你要复制一个量子态，你就得对它先进行观察，确定它原本的量子态。我们日常观察一个物体，一般是通过测量它反射回来的电磁波。但与宏观物体不同，像电子这样的粒子极其微小，你朝它发射一束光，光子本身就会干扰到电子原本的状态。于是当光子反射回来时，状态就已经变了，所以你只要试图观测量子态，它观测之前是什么状态就完全不知道了。

这样的话，只要在未来的钞票中写入一堆量子态的组合作为密码，比如光子的偏振啊或者电子的自旋啊等信息，那这张钞票就几乎是独一无二的，犯罪分子想通过读取它来伪造同样的钞票就是完全不可能的事情。

你可能会问，那既然谁都没法读取这样的量子密码，银行也没发检验一张钞票的真伪了啊？答案是可以的，怎么做到呢？这就牵涉到另一个很牛的技术，叫量子纠缠。简单说，就是把一个微观粒子和另外一个粒子关联到一起，当其中一个粒子的状态发生改变时，另外一个粒子的状态就立刻发生相应的改变。这种超越时空的心灵感应，曾一度被爱因斯坦拿来反对量子力学，爱因斯坦认为这种神同步是违背相对论的，觉得量子力学有问题，结果这种量子纠缠后来竟然被实验证实了。

不过，今天我们并不聊为什么会有这种纠缠现象，而是解释怎样用这种量子纠缠来验证钞票。大概的原理是这样的：银行事先给每张钞票设定一对关联在一起的粒子，其中一个粒子镶嵌在钞票内部，而另外一个粒子则被银行保存着。这样的话，当钞票发行出去以后，如果有犯罪分子试图读取钞票里头粒子的量子态，而造成了粒子的变化，那根据量子纠缠原理，银行里保存着的那个粒子也就会立刻发生变化，这样银行就会知道，有人想读取钞票从事不法行为，从而提前做出应对。

另外，根据这个原理，你要想验证一张钞票是真是假，也很简单，只要银行读取一张钞票中镶嵌的粒子的状态就可以了。在读取的过程中，它里面的粒子的状态会发生改变啊，如果银行保存的另一半粒子也发生了相应的量子态变化，那就知道这张钞票的确是银行发行的真钞了。如果没变，那肯定就是假钞。

你看，货币的防伪还真不是轻松事儿，甚至连量子力学都能用上。当然，量子货币现在还处于概念阶段，其中有一些复杂的数学问题还没有解决，相信在将来有一天，这一切都会梦想成真的。

本文源自：“得到”App “卓老板聊科技”专栏
音频稿：李程远 澳大利亚麦考瑞大学学者
讲述：于浩