論文の概要: Quantum One-Time Protection of any Randomized Algorithm

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.03305v1
• Date: Tue, 05 Nov 2024 18:00:29 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-06 15:00:24.118097
• Title: Quantum One-Time Protection of any Randomized Algorithm
• Title（参考訳）: ランダム化アルゴリズムの量子一時間保護
• Authors: Sam Gunn, Ramis Movassagh,
• Abstract要約: 量子ワンタイムトークン(quantum one-time token)は、あるプログラムを正確に1度評価できる量子状態である。 生成AIモデルを含む任意のランダム化された古典的プログラムに対して量子ワンタイムトークンを構築する手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.03320194947871346
• License:
• Abstract: The meteoric rise in power and popularity of machine learning models dependent on valuable training data has reignited a basic tension between the power of running a program locally and the risk of exposing details of that program to the user. At the same time, fundamental properties of quantum states offer new solutions to data and program security that can require strikingly few quantum resources to exploit, and offer advantages outside of mere computational run time. In this work, we demonstrate such a solution with quantum one-time tokens. A quantum one-time token is a quantum state that permits a certain program to be evaluated exactly once. One-time security guarantees, roughly, that the token cannot be used to evaluate the program more than once. We propose a scheme for building quantum one-time tokens for any randomized classical program, which include generative AI models. We prove that the scheme satisfies an interesting definition of one-time security as long as outputs of the classical algorithm have high enough min-entropy, in a black box model. Importantly, the classical program being protected does not need to be implemented coherently on a quantum computer. In fact, the size and complexity of the quantum one-time token is independent of the program being protected, and additional quantum resources serve only to increase the security of the protocol. Due to this flexibility in adjusting the security, we believe that our proposal is parsimonious enough to serve as a promising candidate for a near-term useful demonstration of quantum computing in either the NISQ or early fault tolerant regime.
• Abstract（参考訳）: 貴重なトレーニングデータに依存する機械学習モデルの普及と人気は、プログラムをローカルに実行するパワーと、そのプログラムの詳細をユーザに公開するリスクとの間に、基本的な緊張関係を再燃させた。 同時に、量子状態の基本的な性質は、データとプログラムのセキュリティに対する新しいソリューションを提供する。 本研究では、量子ワンタイムトークンを用いたそのような解を実演する。 量子ワンタイムトークン(quantum one-time token)は、あるプログラムを正確に1度評価できる量子状態である。 1回限りのセキュリティ保証は、トークンが1回以上プログラムを評価するのに使用できないことを大体保証している。 生成AIモデルを含む任意のランダム化された古典的プログラムに対して量子ワンタイムトークンを構築する手法を提案する。 ブラックボックスモデルにおいて、古典的アルゴリズムの出力が十分な最小エントロピーを持つ限り、このスキームはワンタイムセキュリティの興味深い定義を満たすことを証明している。 重要なのは、保護されている古典的なプログラムは、量子コンピュータ上で一貫性を持って実装される必要がないことである。 実際、量子ワンタイムトークンのサイズと複雑さは保護されているプログラムとは独立しており、追加の量子リソースはプロトコルのセキュリティを高めるためにのみ役立つ。 このセキュリティ調整の柔軟性のため、我々の提案は、NISQまたは早期フォールトトレラント体制における量子コンピューティングの短期的有用な実証の候補として期待できるほど、同種のものであると信じている。

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