基于云的量子计算将允许对加密位进行安全计算

基于云的量子计算将允许对加密位进行安全计算

当量子计算机最终达到更大的规模时,它们可能仍然是非常宝贵的资源,就像我们的传统超级计算机一样被锁在研究机构中。因此,任何想要执行量子计算的人都可能必须在云端进行,远程访问其他地方的量子服务器。一种新的双盲加密方法将确保这些计算保持秘密。它利用量子力学的不确定性和不寻常性质作为双重优势。

想象一下,你是一名开发人员,你有一些代码想要在量子计算机上运行。再想象一下,有一位量子计算机制造商说你可以运行你的代码。但你们无法互相信任——你,作为开发人员,不希望计算机制造商窃取你的优秀代码,而计算机制造商也不希望你窥视其突破性的机器。这个新系统可以满足你们双方的需求。

维也纳大学量子科学与技术中心的 Stefanie Barz 及其同事准备了一种盲计算技术的实验演示,并用两种著名的量子计算算法对其进行了测试。

它的工作原理如下:你,开发者,准备一些量子比特,在这种情况下是只有你知道极性(垂直或水平)的光子。然后你将它们发送到远程量子服务器。计算机将使用量子纠缠门将量子比特与更多量子比特纠缠在一起——但计算机不知道纠缠态的性质,只知道它们实际上是纠缠的。服务器对纠缠态“视而不见”,任何接入服务器的人也同样视而不见。

想象一下,计算机试图窥探量子比特并查看它们的纠缠,然后可以利用它们提取它们携带的信息。根据量子力学定律,你可以分辨出来。猫既是死的又是活的,直到你检查它是死的还是活的,然后它就是死的或活的。如果你的光子有一个特定的状态,你就能知道它被监视了。

回到纠缠比特。实际的信息处理是通过对量子比特进行一系列测量来实现的。这些测量将由你根据每个量子比特的特定状态(同样,只有你知道)来指导。量子服务器将运行测量并将结果报告给你。这称为基于测量的量子计算。然后,你可以根据对量子比特初始状态的了解来解释结果。对于计算机(或任何拦截器)来说,整个过程看起来都是完全随机的。

因为你知道进行测量时的纠缠态,所以你可以确定服务器是否真的是量子计算机。研究人员在今天在线发表于《科学》杂志的论文中写道,你不必透露你的算法、输入甚至输出——这是绝对安全的。

牛津大学研究员 Vlatko Vedral 在《观点》杂志上发表了一篇文章解释这一发现,他表示,盲量子计算比传统盲计算更安全,后者依赖于素数逆向分解等策略。

韦德拉尔写道:“双重盲性是由量子物理定律保证的,而不是像经典物理学那样由计算任务的假定难度决定的。”

维也纳团队认为,他们的模拟对于未来基于云的量子计算网络来说是一种潜在有用的技术。

他们写道:“我们的实验朝着在客户端-服务器环境中无条件安全的量子计算迈出了一步,在这种环境中,客户端的整个计算都是隐藏的,这一功能在经典世界中是无法实现的。”

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