量子计算机是利用量子力学现象处理和存储信息的系统，最终可能在许多任务上超越经典计算机。除此之外，这些计算机可以让研究人员解决复杂的优化问题，加快药物发现并更好地保护用户免受网络安全威胁。

尽管有这些优势，大多数现有的量子计算机仍然只能供全世界有限的人使用。因此，计算机科学家一直在尝试开发可以在短期内促进其广泛使用的方法，例如使用允许远程访问量子服务器的基于云的系统。

虽然基于云的方法可以扩大人们对量子计算的访问范围，但它们也带来了重大的隐私和安全风险，因为用户的信息和活动可能会被恶意访问。近年来，一些研究引入了可以克服这些限制的方法，允许服务器隐藏客户端的算法以及基于云的量子计算系统馈送或产生的信息。

牛津大学的研究人员最近开始对一种实现可验证盲量子计算的拟议方法进行实验测试。他们发表在《物理评论快报》上的论文验证了这种方法在增强基于云的量子计算平台安全性方面的前景。

该论文的合著者加布里埃尔·阿拉内达(GabrielAraneda)告诉Phys.org：“在牛津大学，我们一直在构建世界上最复杂的量子网络之一。”

“我们已经能够展示量子网络领域的几个里程碑，包括首次完整实现远程系统之间独立于设备的量子密钥分发，以及第一个远程纠缠原子钟的量子网络。”

Araneda、PeterDrmota及其合作者在最近的论文中特别关注了通过网络链接将客户端执行的量子计算安全委托给不受信任的量子服务器的任务。

Drmota表示：“盲量子计算已被提议作为安全云计算的解决方案，客户可以将计算委托给量子服务器，而无需透露算法或处理后的数据。”“此外，客户端可以验证从服务器获得的结果是否正确——如果无法通过任何其他方式有效解决问题，这将是一项重大挑战。”

直到几年前，实现安全的基于云的量子计算的理论建议还没有考虑到设备的缺陷。由于众所周知量子计算机有许多固有的缺陷，这些建议最终被证明是无效的并且容易受到噪声的影响。

盲量子计算的艺术渲染。致谢：海伦·海因泽。

索邦大学和爱丁堡大学的DominikLeichtle及其同事发表的一篇论文介绍了一种用于委托量子计算的高效盲验证协议。作为研究的一部分，Drmota和他在牛津大学的同事开始在实验环境中应用该协议，使用通过量子光纤链路连接到客户端可访问的光子检测系统的捕获离子系统。

该论文的合著者DavidNadlinger解释说：“盲量子计算的协议很难实现，因为每一步都会产生应用于后续步骤的修正。”“因此，它是交互式的，需要实时前馈信息，以使计算与预期算法保持一致。”

以前的盲量子计算协议的实现利用光子来执行计算和与客户端通信。这些纯光子实现无法确定性地执行纠缠门并且缺乏实时前馈信息。

这意味着他们需要对结果进行事后选择，这大大降低了它们在实际应用中的有效性。Drmota和他的同事以不同的方式实现了盲量子计算协议，并能够克服这些问题。

Drmota说：“我们在服务器中采用了强大的内存量子位，它可以与第二个量子位确定性地纠缠在一起，并允许我们在设备执行实时前馈操作时存储量子信息。”

“这个实验的主要目标是消除早期实现的效率和安全限制。我们通过在客户端使用快速、自适应硬件和服务器上可以与网络量子位确定性纠缠的内存量子位来实现确定性协议的成功。”

为了进行实验，研究人员使用了捕获离子量子处理器，该处理器通过光纤量子链路与客户的设备联网。他们开发的系统本质上依赖于与通过光纤发送到客户端的单光子纠缠在一起的网络量子位，以及存储当前计算状态的内存量子位。

“客户操作一个更简单的设备：一个光子探测器，专门用于在任意可切换的基础上测量入射光子的偏振，”阿拉内达说。

“光子的测量使光子和网络量子位之间的纠缠态波函数崩溃，从而将网络量子位的状态‘引导’到客户专有的状态。”

将量子位的状态“引导”到只有客户端知道的状态的过程称为“远程状态准备”。这个过程最终导致服务器对其自身量子位的状态“盲目”。

研究人员解释说：“服务器中内存量子位的可用性，相干时间超过10秒，使客户端能够通过调整偏振分析仪中间计算的基础，对从服务器获得的中间结果做出实时反应。”

“结合在服务器中确定性地纠缠量子位的能力，每次计算尝试都确定性地成功，并且不需要进行后选择。”

研究人员演示的盲验证协议可能很快就会为基于云的量子计算服务的实施开辟新的可能性。由于量子计算机是难以大规模部署的先进技术，其可靠的远程操作很可能是短期内广泛使用的最可行途径。

Drmota表示：“我们的实验展示了量子计算客户如何私密且安全地访问远程量子计算机的处理能力。”“使用家庭量子链路，通过简单的测量设备，所有处理的数据和算法本身都可以受到量子力学定律的保护。此外，我们还展示了客户端如何验证从服务器获得的结果是正确的。”

Drmota和他的合作者最近的工作对快速发展的量子计算领域做出了重大贡献。其他研究团队很快就会从他们提出的方法中汲取灵感，这可能会带来进一步的建议和发展。

研究人员表示：“从技术角度来看，连接三个不同的量子位(光子、钙离子和锶离子)具有挑战性，并且实验非常复杂。”

“我们设法结合所有必要的工具，在现实环境中实现盲量子计算，其中所有客户端硬件均独立于服务器进行控制，并且通过经典信息的实时前馈来执行计算，而量子信息存储在记忆量子位。”

在接下来的研究中，德莫塔和他的合作者计划继续构建他们的系统。例如，他们可以扩展他们的方法来执行更大的计算，使用先前提出的可以升级的系统(即增加内存量子位的数量和本地操作的保真度)。

Araneda补充道：“使用成熟的技术将光子转换为电信波长，服务器和客户端之间的距离也可以扩展到城市规模的网络。”

“此外，还可以通过使用光开关来增加客户端数量，将量子处理器发射的光子路由到不同的客户端。我们将与ElhamKashefi教授和英国国家量子计算中心合作，探索未来的途径用于在允许最先进噪声水平的不同实验平台上验证量子计算。”

版权说明：本站所有作品图文均由用户自行上传分享，仅供网友学习交流。若您的权利被侵害，请联系我们

标签：