Blind kvantecomputere for alle

(Phys.org)—For første gang, fysikere har vist, at klienter, der kun besidder klassiske computere – og ingen kvanteenheder – kan outsource computeropgaver til kvanteservere, der udfører blind kvanteberegning. "Blind" betyder, at kvanteserverne ikke har fuld information om de opgaver, de beregner, som sikrer, at kundernes computeropgaver holdes sikre. Indtil nu, alle blinde kvanteberegningsdemonstrationer har krævet, at klienter har deres egne kvanteenheder for at uddelegere opgaver til blind kvanteberegning.

Holdet af fysikere, ledet af Jian-Wei Pan og Chao-Yang Lu ved University of Science and Technology i Kina, har udgivet et papir om demonstration af blind kvanteberegning for klassiske klienter i et nyligt nummer af Fysisk gennemgangsbreve .

"Vi har for første gang demonstreret, at en helt klassisk klient kan uddelegere en kvanteberegning til kvanteservere, der ikke er tillid til, og samtidig bevare fuld fortrolighed, " fortalte Lu Phys.org .

Ideen bag blind kvanteberegning er, at mens der er visse computeropgaver, som kvantecomputere kan udføre eksponentielt bedre end klassiske computere, kvantecomputere involverer stadig dyre, kompleks hardware, der vil gøre den utilgængelig for de fleste klienter. Så i stedet for at alle ejer deres egne kvantecomputere, blind quantum computing gør det muligt for klienter at outsource deres computeropgaver til kvanteservere, der gør jobbet for dem. Det er vigtigt at sikre, at kvanteberegningen udføres blindt, da mange af de potentielle anvendelser af kvanteberegning sandsynligvis vil kræve en høj grad af sikkerhed.

Selvom adskillige blinde kvanteberegningsprotokoller er blevet udført i de sidste par år, de har alle krævet, at kunderne har evnen til at udføre visse kvanteopgaver, såsom forberede eller måle qubit-tilstande. Eliminering af dette krav vil give større adgang til blind kvanteberegning, da de fleste klienter kun har klassiske computersystemer.

I den nye undersøgelse, fysikerne demonstrerede eksperimentelt, at en klassisk klient kan outsource et simpelt problem (med hensyn til tallet 15) til to kvanteservere, der ikke helt ved, hvilket problem de løser. Dette skyldes, at hver server fuldfører en del af opgaven, og det er fysisk umuligt for serverne at kommunikere med hinanden. For at sikre, at kvanteserverne udfører deres opgaver ærligt, klienten kan give dem "dummy-opgaver", der ikke kan skelnes fra den virkelige opgave, for at teste deres ærlighed og korrekthed.

Forskerne forventer, at den nye metode kan skaleres op til at realisere sikker, outsourcet kvanteberegning, som en dag kunne implementeres på kvantesky-servere og gøre kraften ved kvantecomputere bredt tilgængelig.

"Blind kvanteberegningsprotokol er en vigtig privatlivsbevarende teknik til fremtidig sikker kvanteskyberegning og sikre kvantenetværk, " sagde Lu. "Ved at anvende vores implementerede blinde kvanteberegningsprotokol, klassiske klienter kunne uddelegere beregningsopgaver til servere 'i skyen' blindt og korrekt uden direkte at eje kvanteenheder. Det sparer ressourcer og gør skalerbar kvanteberegning mulig."

I fremtiden, fysikerne ønsker at gøre blind kvanteberegning endnu nemmere for kunderne ved yderligere at reducere kravene.

"Vi planlægger at studere mere robuste blinde kvanteberegningsprotokoller med færre nødvendige ressourcer og færre begrænsninger teoretisk og eksperimentelt, " sagde Lu. "Vi vil også udforske blind kvanteberegning for flere applikationsscenarier, såsom multi-user blind quantum computing, offentligt verificerbar kvanteberegning, og sikker flerparts kvantecomputere."

© 2017 Phys.org