国外科研团队利用光量子行走实现同态量子加密

技术研究 量科网 2021-03-03 21:43

量子计算机不仅在某些重要任务上要胜过传统计算机,而且它更能保证数据处理的私密性。自从云计算和云网络迅猛发展以来,安全的计算委派已成为一个越来越重要的问题。令人兴奋的是如果拥有无条件安全的量子技术能力,这样的商业价值不言而喻。

据外媒的报道,由维也纳大学、新加坡科技设计大学和米兰理工大学组成的科研团队,他们的最新研究成果表明,光量子系统不仅特别适合用于某些量子计算机,而且可以有效地进行加密相关的数据输入和输出。该研究团队在《NPJ Quantum Information》杂志社公开发表了在量子计算中被称为量子同态加密的实验演示。

以往那些已经提出的量子协议,都在计算性能、安全性和资源之间进行了则折衰。例如,经典的协议要么限于琐碎的计算,要么在安全性方面受到限制。但同态量子加密协议是用做安全委托计算的最有前途的方案之一。使用该协议,客户端的数据以一种加密的方式进行处理,即使服务器也无法解密,但服务器可以对其进行处理。计算之后,客户端可以再次解密输出数据以读取计算结果。而且与其他协议相反,该协议下的客户端和服务器在计算过程中不需要进行通信,这大大提供了协议的性能和实用性。

研究小组使用光量子在量子游走过程中实现了同态量子加密。在量子计算中,量子游走是经典随机游走(如布朗运动)的量子模拟。它们对于经典计算机来说很难,而对于单光子则可行。通过将米兰理工大学建立的集成光子平台与新加坡科技设计大学提出的新颖理论提案相结合,维也纳大学的科学家展示了加密数据的安全性并对其进行了研究。

该团队证明,随着量子游走计算规模的变大,加密数据的安全性也得到了提高。此外,最近的理论研究表明,利用各种光子自由度的未来实验也将有助于提高数据安全性,可以预计将来会进行进一步的优化。维也纳大学的菲利普·沃尔瑟(Philip Walther)教授说道:“我们的研究结果表明,当增加携带数据的光子数量时,安全级别会进一步提高。这是令人兴奋的,我们预计未来加密量子计算会进一步发展。”(编译/Rainet)