論文の概要: Towards experimental classical verification of quantum computation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.07395v1
- Date: Mon, 14 Mar 2022 18:00:07 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-22 03:21:10.876371
- Title: Towards experimental classical verification of quantum computation
- Title（参考訳）: 量子計算の古典的検証に向けて
- Authors: Roman Stricker, Jose Carrasco, Martin Ringbauer, Lukas Postler,
Michael Meth, Claire Edmunds, Philipp Schindler, Rainer Blatt, Peter Zoller,
Barbara Kraus, Thomas Monz
- Abstract要約: 古典的資源のみに基づいて、信頼できない量子デバイスによって実行される計算の出力を検証できるプロトコルが開発された。
そこで本研究では,量子プロセッサにおいて,古典的手法のみを用いた検証プロトコルの実証実験を行った。
当社のプロトコルのスケールアップバージョンでは、ハードウェアアクセスやテスト対象デバイスの詳細な知識を必要とせず、古典的な検証が可能になる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2495977992702094
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: With today's quantum processors venturing into regimes beyond the
capabilities of classical devices [1-3], we face the challenge to verify that
these devices perform as intended, even when we cannot check their results on
classical computers [4,5]. In a recent breakthrough in computer science [6-8],
a protocol was developed that allows the verification of the output of a
computation performed by an untrusted quantum device based only on classical
resources. Here, we follow these ideas, and demonstrate in a first,
proof-of-principle experiment a verification protocol using only classical
means on a small trapped-ion quantum processor. We contrast this to
verification protocols, which require trust and detailed hardware knowledge, as
in gate-level benchmarking [9], or additional quantum resources in case we do
not have access to or trust in the device to be tested [5]. While our
experimental demonstration uses a simplified version [10] of Mahadev's protocol
[6] we demonstrate the necessary steps for verifying fully untrusted devices. A
scaled-up version of our protocol will allow for classical verification,
requiring no hardware access or detailed knowledge of the tested device. Its
security relies on post-quantum secure trapdoor functions within an interactive
proof [11]. The conceptually straightforward, but technologically challenging
scaled-up version of the interactive proofs, considered here, can be used for a
variety of additional tasks such as verifying quantum advantage [8], generating
[12] and certifying quantum randomness [7], or composable remote state
preparation [13].
- Abstract（参考訳）: 今日の量子プロセッサは、古典的デバイス[1-3]の能力を超えているため、古典的コンピュータで結果をチェックできない場合でも、これらのデバイスが意図したとおりに動作していることを確認するという課題に直面している [4,5]。
最近のコンピュータ科学のブレークスルー [6-8] において,古典的資源のみに基づく信頼できない量子デバイスによる計算結果の検証を可能にするプロトコルが開発された。
ここでは、これらのアイデアに従い、小さなイオン量子プロセッサ上で古典的な方法のみを用いて検証プロトコルを実証する最初の実証実験を行う。
これとは対照的に、ゲートレベルのベンチマーク[9]のように、信頼と詳細なハードウェア知識を必要とする検証プロトコルや、テスト対象デバイスへのアクセスや信頼がなければ追加の量子リソースが必要になります [5]。
実験では,mahadevプロトコル [6] の簡易バージョン [10] を用いて,信頼できないデバイスの検証に必要な手順を示す。
当社のプロトコルのスケールアップバージョンでは、ハードウェアアクセスやテスト対象デバイスの詳細な知識を必要とせず、古典的な検証が可能になる。
そのセキュリティは、interactive proof [11]内のquantumのsecure trapdoor関数に依存している。
概念的には単純だが技術的に困難であるインタラクティブな証明のスケールアップ版は、[8]の量子アドバンテージの検証、[12]の生成、[7]の量子ランダム性証明、[13]の合成可能なリモート状態準備など、様々な追加タスクに使用できる。
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