Nye fremskridt lover sikker kvanteberegning derhjemme

Den fulde kraft af næste generations kvantecomputere kan snart udnyttes af millioner af enkeltpersoner og virksomheder, takket være et gennembrud fra videnskabsmænd ved Oxford University Physics, der garanterer sikkerhed og privatliv. Dette fremskridt lover at låse op for det transformative potentiale ved cloud-baseret kvanteberegning og er beskrevet i en ny undersøgelse offentliggjort i Physical Review Letters . Artiklen har titlen "Verificerbar blind kvanteberegning med fangede ioner og enkelte fotoner."

Quantum computing udvikler sig hurtigt og baner vejen for nye applikationer, der kan transformere tjenester på mange områder som sundhedspleje og finansielle tjenester. Det fungerer på en fundamentalt anderledes måde end konventionel databehandling og er potentielt langt mere kraftfuld. Det kræver dog i øjeblikket kontrollerede forhold for at forblive stabile, og der er bekymringer omkring dataægtheden og effektiviteten af ​​nuværende sikkerheds- og krypteringssystemer.

Flere førende udbydere af cloud-baserede tjenester, som Google, Amazon og IBM, tilbyder allerede hver for sig nogle elementer af kvanteberegning. Beskyttelse af privatlivets fred og sikkerhed for kundedata er en vigtig forløber for opskalering og udvidelse af brugen af ​​dem og for udvikling af nye applikationer, efterhånden som teknologien udvikler sig. Den nye undersøgelse foretaget af forskere ved Oxford University Physics adresserer disse udfordringer.

"Vi har for første gang vist, at kvantecomputere i skyen kan tilgås på en skalerbar, praktisk måde, som også vil give folk fuldstændig sikkerhed og fortrolighed med data, plus muligheden for at verificere deres ægthed," sagde professor David Lucas, der leder af Oxford University Physics forskerteam og er ledende videnskabsmand ved UK Quantum Computing and Simulation Hub, ledet fra Oxford University Physics.

I den nye undersøgelse bruger forskerne en tilgang, der kaldes "blind kvanteberegning", som forbinder to totalt adskilte kvanteberegningsenheder - potentielt et individ derhjemme eller på et kontor, der får adgang til en skyserver - på en fuldstændig sikker måde. Det er vigtigt, at deres nye metoder kan skaleres op til store kvanteberegninger.

"Ved at bruge blind kvanteberegning kan klienter få adgang til fjernkvantecomputere for at behandle fortrolige data med hemmelige algoritmer og endda kontrollere, at resultaterne er korrekte, uden at afsløre nogen brugbar information. At realisere dette koncept er et stort skridt fremad både inden for kvanteberegning og at holde vores information sikker. online," sagde studieleder Dr. Peter Drmota, fra Oxford University Physics.

Forskerne skabte et system bestående af en fibernetværksforbindelse mellem en kvantecomputerserver og en simpel enhed, der detekterer fotoner eller lyspartikler på en uafhængig computer, der fjernadgang til dens skytjenester. Dette tillader såkaldt blind kvanteberegning over et netværk.

Hver beregning medfører en korrektion, der skal anvendes på alt, hvad der følger, og har brug for realtidsinformation for at overholde algoritmen. Forskerne brugte en unik kombination af kvantehukommelse og fotoner til at opnå dette.

"Aldrig i historien er spørgsmålene omkring privatlivets fred for data og kode blevet diskuteret mere presserende end i den nuværende æra med cloud computing og kunstig intelligens," sagde professor David Lucas. "Efterhånden som kvantecomputere bliver mere dygtige, vil folk søge at bruge dem med fuldstændig sikkerhed og privatliv over netværk, og vores nye resultater markerer en trinvis ændring i kapacitet i denne henseende."

Resultaterne kan i sidste ende føre til kommerciel udvikling af enheder, der kan tilsluttes bærbare computere, for at beskytte data, når folk bruger quantum cloud computing-tjenester.

Forskere, der udforsker kvanteberegning og teknologier ved Oxford University Physics, har adgang til det avancerede Beecroft-laboratorieanlæg, der er specielt konstrueret til at skabe stabile og sikre forhold, herunder eliminering af vibrationer.

Flere oplysninger: P. Drmota et al., Verifiable Blind Quantum Computing with Trapped Ions and Single Photons, Physical Review Letters (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.150604

Journaloplysninger: Physical Review Letters

Leveret af University of Oxford