論文の概要: Classically-Verifiable Quantum Advantage from a Computational Bell Test
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.00687v2
- Date: Tue, 16 Aug 2022 18:09:07 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-05 22:13:22.014943
- Title: Classically-Verifiable Quantum Advantage from a Computational Bell Test
- Title（参考訳）: 計算ベルテストによる古典的検証可能な量子アドバンテージ
- Authors: Gregory D. Kahanamoku-Meyer, Soonwon Choi, Umesh V. Vazirani, Norman
Y. Yao
- Abstract要約: 本稿では,量子計算の優位性を示すための新しい対話型プロトコルを提案し,解析する。
我々のプロトコルは、トラップドア・クローフリー関数(TCF)の暗号的難しさに依存している。
本稿では,プロトコルの実装効率を向上する2つの独立イノベーションについて述べる。
- 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: We propose and analyze a novel interactive protocol for demonstrating quantum
computational advantage, which is efficiently classically verifiable. Our
protocol relies upon the cryptographic hardness of trapdoor claw-free functions
(TCFs). Through a surprising connection to Bell's inequality, our protocol
avoids the need for an adaptive hardcore bit, with essentially no increase in
the quantum circuit complexity and no extra cryptographic assumptions.
Crucially, this expands the set of compatible TCFs, and we propose two new
constructions: one based upon the decisional Diffie-Hellman problem and the
other based upon Rabin's function, $x^2 \bmod N$. We also describe two
independent innovations which improve the efficiency of our protocol's
implementation: (i) a scheme to discard so-called "garbage bits", thereby
removing the need for reversibility in the quantum circuits, and (ii) a natural
way of performing post-selection which significantly reduces the fidelity
needed to demonstrate quantum advantage. These two constructions may also be of
independent interest, as they may be applicable to other TCF-based quantum
cryptography such as certifiable random number generation. Finally, we design
several efficient circuits for $x^2 \bmod N$ and describe a blueprint for their
implementation on a Rydberg-atom-based quantum computer.
- Abstract（参考訳）: 古典的に検証可能な量子計算の利点を示すための新しい対話型プロトコルを提案し,解析する。
当社のプロトコルはtcfs(trapdoor claw-free function)の暗号的ハードネスに依存している。
ベルの不等式に対する驚くべき接続を通じて、我々のプロトコルは適応型ハードコアビットの必要性を回避し、本質的に量子回路の複雑さは増加せず、余分な暗号的仮定も不要である。
決定的ディフィー・ヘルマン問題(decisiveal diffie-hellman problem)とラビン関数(rabin function)($x^2 \bmod n$)の2つの新しい構成を提案する。
また,プロトコルの実装効率を向上させる2つの独立したイノベーションについても述べる。
(i)いわゆる「ガベージビット」を捨て、量子回路の可逆性の必要性をなくすためのスキーム、
(ii) 量子的な優位性を示すのに必要な忠実さを大幅に減らす事後選択を行う自然な方法。
これらの2つの構造は、証明可能な乱数生成のような他のTCFベースの量子暗号にも適用できるため、独立した関心を持つこともある。
最後に、x^2 \bmod N$に対して複数の効率的な回路を設計し、Rydberg-atom-based quantum computer上で実装するための青写真を記述する。
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