量子计算机的回顾性测试可以建立信任

科技公司正在竞相向客户提供量子计算机。来自新加坡和日本的研究人员的新计划可以帮助客户建立信任,如果他们在这些机器上花时间,他们会得到什么 - 并保护公司免受不诚实的客户。

量子计算机有可能解决即使是今天最大的超级计算机无法企及的问题,例如药物建模和优化等领域。

新加坡量子技术中心首席研究员兼新加坡科技与设计大学助理教授Joseph Fitzsimons解释说:“我们的方法提供了一种方法,可以在计算完成后生成计算正确的证据。”

Fitzsimons与同事Michal Hajdusek以及日本京都大学的合作者Tomoyuki Morimae开展了合作。他们的提案于1月22日发表在“物理评论快报”上。

今天的量子计算机是庞大的专用机器,需要仔细维护,这意味着人们更有可能访问由第三方拥有和运营的机器,而不是拥有自己的机器 - 就像量子版本的云服务。

将数据和程序发送到量子计算机的客户将希望检查他们的指令是否按照预期执行。之前已经解决了这个验证问题,但之前的解决方案要求客户在运行计算时与量子计算机进行交互。

新计划中没有必要进行这种来回通信。“如果你收到的结果看起来很腥,你可以选择验证结果,基本上是回顾性的,”Fitzsimons说。验证防止量子计算机由于意外故障或甚至恶意篡改而无法正常执行。

改进来自于如何检查计算。“这种方法完全不同。我们试图产生一种状态,可以用作计算正确性的见证。以前的方法在计算中内置了某种陷阱,随着你的进行检查,”Fitzsimons解释说。 。

见证状态记录计算的每个步骤。这意味着它必须具有与计算步骤一样多的位。例如,如果计算具有1000步,则在100个量子位上,见证者需要1100个量子位长。

研究小组根据对证人国家的不同测试方法,提出了两种事后验证方案。第一个要求客户能够发送和测量量子位。实际上,这意味着他们需要一些专用硬件和一条线路来将这些量子比特发送给量子计算机的所有者。然后客户直接测量证人。

在第二种方案中,客户可以没有任何量子工具 - 通过常规互联网进行通信 - 但是进行计算的量子计算机必须与另外五台有助于检查证人状态的量子计算机联网,发挥作用作为证明者。

“很难做一个实验来证明事后验证,但也许并非不可能,”Fitzsimons说。挑战在于目前可用的量子计算机的大小 - 最大的是大约50个量子比特。另一个原因是证明方案所需的网络设置不存在 - 至少现在还没有。

研究人员通过指出事后验证方案的一个有趣优势来总结他们的论文:不仅是客户能够检查计算是否正确执行。该计划允许“公开可验证性”。证人可以由受信任的第三方(如法院)进行检查。如果客户声称计算没有正确完成以避免支付服务费用,这可以保护公司。