論文の概要: On the Equivalence between Classical Position Verification and Certified Randomness
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.03982v3
- Date: Wed, 18 Jun 2025 14:38:30 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-19 16:34:05.208449
- Title: On the Equivalence between Classical Position Verification and Certified Randomness
- Title（参考訳）: 古典的位置検証と認定ランダムネスの等価性について
- Authors: Fatih Kaleoglu, Minzhao Liu, Kaushik Chakraborty, David Cui, Omar Amer, Marco Pistoia, Charles Lim,
- Abstract要約: ゲートベースの量子コンピュータは、古典的に難解な計算タスクを加速する巨大なポテンシャルを持っている。
長い間、ランダム回路サンプリングの量子的有用性を実用的な問題で示すことは困難であった。
近年, RCS を利用して, 捕捉されたイオン量子コンピュータを用いて, ランダム性を証明した対話プロトコルを実証している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5391321019692432
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Gate-based quantum computers hold enormous potential to accelerate classically intractable computational tasks. Random circuit sampling (RCS) is the only known task that has been able to be experimentally demonstrated using current-day NISQ devices. However, for a long time, it remained challenging to demonstrate the quantum utility of RCS on practical problems. Recently, leveraging RCS, an interactive protocol generating certified randomness was demonstrated using a trapped ion quantum computer, advancing the practical utility of near-term gate-based quantum computers. In this work, we establish a strong connection between certified randomness and another quantum computation classical communication primitive, classically verifiable position verification (CVPV), which circumvents the practical challenges that may arise from long-distance quantum communications. We provide a new generic compiler that can convert any single-round proof of quantumness based certified randomness protocol into a secure classical communication-based position verification scheme. Later, we extend our compiler to different types of multi-round protocols. Notably, our compiler can be applied to any multi-round certified randomness protocol that can be analyzed using the entropy accumulation theorem, making its applicability very general. Moreover, we show that CVPV is equivalent to a relaxed variant of certified randomness that we define. We instantiate each of our compilers using existing certified randomness protocols. In particular, building on the work of Aaronson and Hung (STOC '23), we give a NISQ-friendly instantiation based on RCS, which was experimentally demonstrated by Liu et al.. Hence, we show that CVPV is another application within reach of NISQ devices.
- Abstract（参考訳）: ゲートベースの量子コンピュータは、古典的に難解な計算タスクを加速する巨大なポテンシャルを持っている。
ランダム回路サンプリング(RCS)は、現在のNISQデバイスで実験的に実証できる唯一のタスクである。
しかし、長い間、RCSの量子効用を実用上の問題で実証することは困難であった。
近年、RCSを利用して、トラップされたイオン量子コンピュータを用いて、ランダム性を証明した対話プロトコルを実証し、短期ゲートベースの量子コンピュータの実用化を推進している。
本研究では,証明されたランダム性と,他の量子計算の古典的通信プリミティブ,古典的検証可能な位置検証(CVPV)との強い関係を確立する。
我々は、量子性に基づく認証されたランダム性プロトコルの1ラウンドの証明を、セキュアな古典的な通信に基づく位置検証スキームに変換することができる新しい汎用コンパイラを提供する。
その後、コンパイラを様々なタイプのマルチラウンドプロトコルに拡張します。
特に、このコンパイラはエントロピー累積定理を用いて解析できるマルチラウンドランダム性プロトコルにも適用可能であり、その適用性は非常に一般的である。
さらに、CVPVは、我々が定義する証明されたランダムネスの緩和された変種と同値であることを示す。
既存のランダム性プロトコルを使用して,各コンパイラをインスタンス化する。
特に,Aaronson と Hung (STOC '23) の業績に基づいて構築した RCS に基づく NISQ フレンドリーなインスタンス化をLiu らにより実験的に実証した。
したがって, CVPV は NISQ デバイスの範囲内における別の応用であることを示す。
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