論文の概要: Securing Quantum Computations in the NISQ Era
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.10005v2
- Date: Mon, 13 Sep 2021 04:29:00 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-23 17:07:34.090915
- Title: Securing Quantum Computations in the NISQ Era
- Title（参考訳）: NISQ時代の量子計算のセキュア化
- Authors: Elham Kashefi, Dominik Leichtle, Luka Music, Harold Ollivier
- Abstract要約: プライバシースキャンダルが進行中であることを踏まえ、リモートアクセス可能なサーバによる量子コンピューティングの今後の利用は、特別な課題を生じさせる。
量子リード機能を持つクライアントは、そのデータとアルゴリズムを隠蔽し、計算が正しく実行されることを確認することを望んでいる。
量子コンピューティングの盲目かつ検証可能なデリゲートの研究は、この問題に対処しようと試みている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Recent experimental achievements motivate an ever-growing interest from
companies starting to feel the limitations of classical computing. Yet, in
light of ongoing privacy scandals, the future availability of quantum computing
through remotely accessible servers pose peculiar challenges: Clients with
quantum-limited capabilities want their data and algorithms to remain hidden,
while being able to verify that their computations are performed correctly.
Research in blind and verifiable delegation of quantum computing attempts to
address this question. However, available techniques suffer not only from high
overheads but also from over-sensitivity: When running on noisy devices,
imperfections trigger the same detection mechanisms as malicious attacks,
resulting in perpetually aborted computations. Hence, while malicious quantum
computers are rendered harmless by blind and verifiable protocols, inherent
noise severely limits their usability.
We address this problem with an efficient, robust, blind, verifiable scheme
to delegate deterministic quantum computations with classical inputs and
outputs. We show that: 1) a malicious Server can cheat at most with an
exponentially small success probability; 2) in case of sufficiently small
noise, the protocol succeeds with a probability exponentially close to 1; 3)
the overhead is barely a polynomial number of repetitions of the initial
computation interleaved with test runs requiring the same physical resources in
terms of memory and gates; 4) the amount of tolerable noise, measured by the
probability of failing a test run, can be as high as 25% for some computations
and will be generally bounded by 12.5% when using a planar graph resource
state. The key points are that security can be provided without universal
computation graphs and that, in our setting, full fault-tolerance is not needed
to amplify the confidence level exponentially close to 1.
- Abstract（参考訳）: 最近の実験的な成果は、クラシックコンピューティングの限界を感じ始めている企業から、ますます関心が高まっている。
しかし、現在進行中のプライバシースキャンダルに照らして、リモートアクセス可能なサーバを通じて量子コンピューティングが将来利用可能になることは、特別な課題を提起する。
量子コンピューティングの盲目かつ検証可能なデリゲーションの研究は、この問題に対処しようとする。
ノイズの多いデバイスで実行する場合、不完全性は悪意のある攻撃と同じ検出メカニズムを起動し、永続的に中断された計算を発生させる。
したがって、悪意のある量子コンピュータは盲目的で検証可能なプロトコルによって無害にされるが、固有のノイズはユーザビリティを著しく制限する。
我々は、決定論的量子計算を古典的入力と出力で代用する効率的でロバストで盲目で検証可能なスキームでこの問題に対処する。
ご覧の通りです
1) 悪意のあるサーバは,少なくとも指数的に小さな成功確率で浮気することができる。
2)十分に小さなノイズの場合,プロトコルは指数関数的に1に近づく確率で成功する。
3) オーバーヘッドは,メモリとゲートの点で同じ物理資源を必要とするテスト実行にインターリーブされた初期計算の繰り返しの多項式数である。
4) テスト実行に失敗する確率で測定される許容ノイズの量は、いくつかの計算では25%まで高く、平面グラフリソース状態を使用する場合、一般に12.5%に制限される。
キーポイントは、普遍的な計算グラフを使わずにセキュリティを提供することができ、我々の設定では、信頼レベルを指数関数的に 1 に近づくために完全なフォールトトレランスは必要ないことである。
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