論文の概要: Partial Blind Quantum Computation: A Framework for Selective Circuit Protection

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.10007v2
• Date: Wed, 06 Aug 2025 08:46:31 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-07 17:55:57.556782
• Title: Partial Blind Quantum Computation: A Framework for Selective Circuit Protection
• Title（参考訳）: 部分ブラインド量子計算:選択回路保護のためのフレームワーク
• Authors: Youngkyung Lee, Doyoung Chung,
• Abstract要約: Universal Blind Quantum Computation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。 UBQC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UBQC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: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• 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. Universal Blind Quantum Computation (UBQC) protocols enable clients with limited quantum resources to delegate computations while concealing both inputs and circuit details. However, applying UBQC 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 UBQC to critical components can enhance computational efficiency while maintaining security. In this work, we propose a selective application of UBQC that targets only the critical components of quantum circuits. By integrating techniques from Quantum Homomorphic Encryption (QHE) and UBQC, our approach secures the sensitive subcircuits while allowing the remaining, non-sensitive portions to be executed more efficiently. In our framework, UBQC-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 UBQC 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。 UBQC(Universal Blind Quantum Computation)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、UBQC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発生するため、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、UBQCを臨界成分に選択的に適用することで、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UBQCの選択的応用を提案する。 量子同相暗号(QHE)とUBQC(UBQC)の技法を統合することにより、残りの非感度部分をより効率的に実行しながら、感度の高いサブ回路を確保できる。 UBQCで保護されたセクションはビットフリップと位相フリップによって暗号化された量子状態を出力し、選択的なXとZのゲート補正に基づくメカニズムを考案し、これらを非保護セクションでシームレスに接続する。 我々は,選択的なUBQC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,その実用上の利点を示す。 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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