論文の概要: Unifying Quantum Verification and Error-Detection: Theory and Tools for
Optimisations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.00631v3
- Date: Wed, 21 Feb 2024 16:14:34 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-22 21:59:00.216741
- Title: Unifying Quantum Verification and Error-Detection: Theory and Tools for
Optimisations
- Title（参考訳）: 量子検証と誤り検出の統一:最適化の理論とツール
- Authors: Theodoros Kapourniotis, Elham Kashefi, Dominik Leichtle, Luka Music,
Harold Ollivier
- Abstract要約: クラウドベースの量子コンピューティングは、クライアントによって量子サービスプロバイダに委譲された計算が忠実に実行されるという強力な保証を提供するために不可欠である。
現在のプロトコルには、コンポーザビリティ、ノイズ・ロバスト性、モジュール性という3つの要素の少なくとも1つが欠落している。
本稿では,SDQCプロトコルの基本構造,すなわちクライアントがサーバの実行を希望する暗号化と,サーバの悪意のある動作を検出するように設計されたテストの2つのコンポーネントを混合する。
テストの種類を変えたり、クライアントの計算と混同したりすると、セキュリティとノイズの異なる新しいSDQCプロトコルが自動的に生成される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6249768559720122
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: With the advent of cloud-based quantum computing, it has become vital to
provide strong guarantees that computations delegated by clients to quantum
service providers have been executed faithfully. Secure - blind and verifiable
- Delegated Quantum Computing (SDQC) has emerged as one of the key approaches
to address this challenge, yet current protocols lack at least one of the
following three ingredients: composability, noise-robustness and modularity.
To tackle this question, our paper lays out the fundamental structure of SDQC
protocols, namely mixing two components: the computation which the client would
like the server to perform and tests that are designed to detect a server's
malicious behaviour. Using this abstraction, our main technical result is a set
of sufficient conditions on these components which imply the security and
noise-robustness of generic SDQC protocols in the composable Abstract
Cryptography framework. This is done by establishing a correspondence between
these security properties and the error-detection capabilities of the test
computations. Changing the types of tests and how they are mixed with the
client's computation automatically yields new SDQC protocols with different
security and noise-robustness capabilities.
This approach thereby provides the desired modularity as our sufficient
conditions on test computations simplify the steps required to prove the
security of the protocols and allows to focus on the design and optimisation of
test rounds to specific situations. We showcase this by systematising the
search for improved SDQC protocols for Bounded-error Quantum Polynomial-time
computations. The resulting protocols do not require more hardware on the
server's side than what is necessary to blindly delegate the computation
without verification, and they outperform all previously known results.
- Abstract（参考訳）: クラウドベースの量子コンピューティングの出現により、クライアントによって量子サービスプロバイダに委譲された計算が忠実に実行されるという強力な保証を提供することが不可欠になった。
セキュア - 盲目で検証可能な - Delegated Quantum Computing (SDQC) がこの課題に対処するための重要なアプローチの1つとして登場したが、現在のプロトコルには以下の3つの要素の少なくとも1つが欠けている。
この問題に対処するため,本稿では,クライアントがサーバに要求する計算と,サーバの悪意のある動作を検出するように設計されたテストという,SDQCプロトコルの基本構造について述べる。
この抽象化を用いることで、構成可能な抽象暗号フレームワークにおいて、一般的なSDQCプロトコルのセキュリティとノイズロバスト性を暗示する、これらのコンポーネントに対する十分な条件のセットが得られた。
これは、これらのセキュリティ特性とテスト計算のエラー検出能力の対応を確立することで実現される。
テストの種類の変更と、クライアントの計算とどのように混合するかによって、セキュリティとノイズロバスト性が異なる新しいsdqcプロトコルが自動的に生成される。
このアプローチは、テスト計算の十分な条件がプロトコルのセキュリティを証明するために必要なステップを単純化し、特定の状況に対するテストラウンドの設計と最適化に集中できるように、望まれるモジュラリティを提供します。
本稿では,境界誤差量子多項式時間計算のための改良されたsdqcプロトコルの探索を体系化する。
結果として得られるプロトコルは、検証なしで計算を盲目的に委譲するために必要なものよりもサーバー側で多くのハードウェアを必要としない。
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