論文の概要: Partial Blind Quantum Computation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.10007v1
- Date: Thu, 13 Mar 2025 03:31:12 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-14 15:52:18.947179
- Title: Partial Blind Quantum Computation
- Title（参考訳）: 部分ブラインド量子計算
- Authors: Youngkyung Lee, Doyoung Chung,
- Abstract要約: Blind Quantum Computation (BQC)プロトコルにより、限られた量子リソースを持つクライアントは、入力と回路の詳細の両方を隠蔽しながら計算をデリゲートできる。
量子回路全体に均一にBQCを適用すると、追加の量子リソースと計算オーバーヘッドが発生する。
本稿では,量子回路の臨界成分のみを対象とするBQCの選択的応用を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5755004576310334
- License:
- Abstract: Quantum computing is rapidly advancing toward cloud-based services, raising significant concerns about the privacy and security of computations outsourced to untrusted quantum servers. Traditional Blind Quantum Computation (BQC) protocols enable clients with limited quantum resources to delegate computations while concealing both inputs and circuit details. However, applying BQC uniformly to an entire quantum circuit incurs additional quantum resources and computational overhead, which can be a significant burden in practical implementations. In many cases, such as Grover's algorithm, only specific subroutines-like oracles-contain sensitive information, while the rest of the circuit does not require the same level of protection. Therefore, selectively applying BQC to critical components can enhance computational efficiency while maintaining security. In this work, we propose a selective application of BQC that targets only the critical components of quantum circuits. By integrating techniques from Quantum Homomorphic Encryption (QHE) and Universal Blind Quantum Computation (UBQC), our approach secures the sensitive subcircuits while allowing the remaining, non-sensitive portions to be executed more efficiently. In our framework, BQC-protected sections output quantum states that are encrypted via bit-flip and phase-flip operations, and we devise a mechanism based on selective X and Z gate corrections to seamlessly interface these with unprotected sections. We provide a security analysis demonstrating that our selective BQC approach preserves universality, correctness, and blindness, and we illustrate its practical advantages through an application to Grover's algorithm. This work paves the way for more efficient and practical secure quantum computing on near-term devices.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングはクラウドベースのサービスに向けて急速に進歩しており、信頼できない量子サーバにアウトソースされた計算のプライバシとセキュリティに関する重要な懸念を提起している。
従来のBlind Quantum Computation (BQC)プロトコルにより、限られた量子リソースを持つクライアントは、入力と回路の詳細の両方を隠蔽しながら計算をデリゲートできる。
しかし、BQCを量子回路全体に均一に適用すると、追加の量子リソースと計算オーバーヘッドが生じるため、実際的な実装では大きな負担となる可能性がある。
グローバーのアルゴリズムのような多くの場合、特定のサブルーチンのようなオークルのような機密情報しか持たないが、残りの回路は同じレベルの保護を必要としない。
したがって、臨界成分に選択的にBQCを適用することにより、セキュリティを維持しつつ計算効率を向上させることができる。
本研究では,量子回路の臨界成分のみを対象とするBQCの選択的応用を提案する。
量子ホモモルフィック暗号化(QHE)とUniversal Blind Quantum Computation(UBQC)の技法を統合することにより,残りの非感性部分をより効率的に実行しながら,感度の低いサブ回路を確保できる。
本フレームワークでは,ビットフリップおよび位相フリップ操作によって暗号化された量子状態をBQCで生成する。
我々は,我々の選択的BQCアプローチが普遍性,正当性,盲点性を保っていることを示すセキュリティ解析を行い,Groverのアルゴリズムの適用を通じて,その実用的優位性を示す。
この研究は、短期デバイス上でより効率的で実用的なセキュアな量子コンピューティングの道を開いた。
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