Fremtidens kvantecomputere vil fungere lige godt med krypterede og ukrypterede input

Når fremtidige brugere af kvantecomputere skal analysere deres data eller køre kvantealgoritmer, de vil ofte skulle sende krypteret information til computeren.

På grund af dette krav, forskere fra DTU Fysik og University of Toronto har undersøgt, om en kvantecomputer kan fungere lige godt med krypterede og ukrypterede signaler. Resultaterne indikerer, at effektiviteten forbliver næsten uændret.

Udviklingen af ​​en universel kvantecomputer anses generelt for at være det ultimative mål inden for fysikområdet kaldet kvanteinformationsteori. Hvis dette mål nås, vil det muliggøre enorme fremskridt inden for en lang række forskningsfelter, hvor kvanteeffekter er vigtige. Dette kan for eksempel ved at designe ny medicin eller nye typer materialer til byggeri eller elektronik.

Inspireret af historien om udviklingen af ​​den klassiske computer, forskerne forventer, at den første generation af kvantecomputere bliver store, dyre og vanskelige at betjene og vedligeholde.

Af disse grunde forventes det også, at disse enheder vil, i hvert fald i starten, kun være tilgængelig for store organisationer og regeringer.

Kan en blind kvantecomputer være nyttig?

Dette fører til ideen om delegeret kvanteberegning, hvor en bruger får adgang til en centraliseret kvantecomputer gennem et netværk, ofte opfattet som en kvanteversion af internettet. Hvis brugeren ønsker, at anmodningen videresendes til kvantecomputeren skal være hemmelig, selv til kvantecomputeren selv, hun er i stand til at kryptere dem. Spørgsmålet er så, om en kvantecomputer, der arbejder i mørke, fordi input er krypteret, er lige så effektiv, som når den arbejder på det almindelige input.

En universel kvantecomputer består af en række såkaldte gates. Mere generelt, en port er en logisk operation. Både kvantecomputere og almindelige computere gør brug af porte, selvom de opfører sig helt anderledes. En klassisk logisk operation kunne for eksempel være en OG-port. Denne gate tager to indgange og returnerer et output baseret på indgangene. For eksempel til input, hver med værdien 1, ville returnere output 1.

Det er muligt matematisk at vise, hvilke typer porte der er nødvendige for at give en kvantecomputer med de nødvendige egenskaber, og forskerne har nu undersøgt nogle af disse porte for at se, hvordan de reagerer på krypteringsproceduren.

Ved at sammenligne gate-output for et krypteret og ukrypteret input, forskerne har været i stand til at måle, hvor stor en effekt krypteringen har på gate-output, og dermed kvantecomputerens effektivitet. Det viser sig, at der ikke er nogen væsentlig reduktion i denne effektivitet. Med andre ord, en kvantecomputer fungerer lige godt med krypterede og ukrypterede signaler.