Квантовая физика позволяет защитить облачные вычисления

Исследователи достигли успеха в объединении квантовых вычислений и квантовой криптографии и показали, что может быть достигнута идеальная защита облачных вычислений на основе принципов квантовой механики. Они провели экспериментальную демонстрацию квантовых вычислений, в которой входные данные, их обработка и выходные данные остались неизвестными квантовому компьютеру. Эксперимент был выполнен интернациональной командой ученых в венском Center for Quantum Science and Technology (VCQ).

Предполагается, что схема использования квантовых компьютеров будет аналогичной облачным вычислениям: несколько удаленных серверов, расположенных в специализированных центрах квантовых вычислений будут сохранять и обрабатывать данные. Очевидная проблема заключается в том, чтобы сделать глобализованные вычисления безопасными и сохранить конфиденциальность пользовательских данных.

Последнее исследование показало, что квантовые компьютеры могут решить эту проблему. «Квантовая физика решает одну из ключевых проблем в распределенных вычислениях. Она может сохранить конфиденциальность данных, когда пользователь взаимодействует с удаленными вычислительными центрами», - сказала Стефани Барц (Stefanie Barz), первый автор статьи.

Ученые венской исследовательской группы экспериментально продемонстрировали концепцию «слепых квантовых вычислений»: они впервые выполнили квантовое вычисление, в котором пользовательские данные оставались зашифрованными. Экспериментальная демонстрация использовала для шифрования фотоны.

Процесс происходил следующим образом. Пользователь приготавливает кубиты в состоянии, известном только ему, и посылает их квантовому компьютеру. Квантовый компьютер выполняет зацепление кубитов в соответствии со стандартной схемой. Фактическое вычисление основывается на измерении: обработка квантовой информации реализуется простыми измерениями кубитов. Пользователь разрабатывает инструкции по измерению отдельного состояния каждого кубита и посылает их квантовому серверу. В конечном счете результаты вычислений посылаются обратно пользователю, который может их интерпретировать. Даже если квантовый компьютер или перехватчик пытаются прочитать кубиты, они не получат полезную информацию без знания начального состояния.

              

Риунок показывает кластер зацепленных кубитов, допускающих квантовую обработку на удаленном сервере, при этом содержание и результат серверу не виден