量子計算機不僅有望在某些重要任務上超越經典機器,而且還能保持資料處理的隱私性。隨著雲計算和雲網絡的應用,安全委託計算成為一個日益重要的問題。特別令人感興趣的是利用量子技術的能力,這種技術允許無條件的安全,這意味著不需要對潛在對手的計算能力做出任何假設。
不同的量子協議已經被提出,所有這些協議都在計算效能、安全性和資源之間進行權衡。例如,經典協議要麼僅限於簡單的計算,要麼在安全性方面受到限制。相比之下,同態量子加密是安全委託計算最有前途的方案之一。在這裡,客戶機的資料以這樣一種方式加密,即使伺服器不能解密它,也可以處理它。此外,與其他協議相比,該協議在計算過程中不需要客戶端和伺服器端進行通訊,大大提高了協議的效能和實用性。
教授領導的一個國際合作菲利普·沃爾特從奧地利維也納大學的科學家,新加坡和義大利合作實現一個新的量子計算協議加密的客戶選擇他的輸入資料,這樣電腦不能瞭解他們,但仍然可以執行計算。計算完成後,客戶端可以再次解密輸出資料以讀出計算結果。在實驗演示中,該團隊使用了由單個光子組成的量子光,在“量子行走”過程中實現了所謂的同態量子加密。量子漫步是量子計算中有趣的特殊用途的例子,因為它們對於經典計算機來說是困難的,而對於單個光子卻是可行的。
結合一個整合光子平臺建在米蘭理工大學,與小說理論建議新加坡大學開發的技術和設計,從維也納大學的科學家證明的安全加密資料和調查行為增加了計算的複雜性。
該團隊能夠證明,加密資料的安全性改善了量子漫步計算的維度變得更大。此外,最近的理論工作表明,未來利用不同光子自由度的實驗也將有助於提高資料安全性;我們可以預測未來的進一步最佳化。“我們的研究結果表明,隨著攜帶資料的光子數量的增加,安全性將進一步提高,”菲利普·沃爾特說,並總結道,“這令人興奮,我們期待未來安全量子計算的進一步發展。”
這項研究發表在npj量子資訊雜誌上。