論文の概要: Verifiable End-to-End Delegated Variational Quantum Algorithms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.15410v2
• Date: Wed, 23 Apr 2025 05:27:37 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-02 19:15:52.754802
• Title: Verifiable End-to-End Delegated Variational Quantum Algorithms
• Title（参考訳）: 変分量子アルゴリズムの検証
• Authors: Matteo Inajetovic, Petros Wallden, Anna Pappa,
• Abstract要約: 変分量子アルゴリズム(VQA)は、短期量子ハードウェア上で複雑な最適化と機械学習タスクを解くための有望な候補として登場した。 ハードウェアの制約がいくつかあるため、小さなユーザにとっては量子演算の実行は依然として困難である。 本稿では、量子能力に制限のあるクライアントがVQAの実行をより強力な量子サーバに委譲する分散変分量子アルゴリズムのフレームワークを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Variational quantum algorithms (VQAs) have emerged as promising candidates for solving complex optimization and machine learning tasks on near-term quantum hardware. However, executing quantum operations remains challenging for small-scale users because of several hardware constraints, making it desirable to delegate parts of the computation to more powerful quantum devices. In this work, we introduce a framework for delegated variational quantum algorithms (DVQAs), where a client with limited quantum capabilities delegates the execution of a VQA to a more powerful quantum server. In particular, we introduce a protocol that enables a client to delegate a variational quantum algorithm to a server while ensuring that the input, the output and also the computation itself remain secret. Additionally, if the protocol does not abort, the client can be certain that the computation outcome is indeed correct. This work builds on the general verification protocol introduced by Fitzimons and Kashefi (2017), tailoring it to VQAs. Our approach first proposes a verifiable Protocol for delegating the quantum computation required at each optimization step of a VQA, and then combines the iterative steps into an error-resilient optimization process that offers end-to-end verifiable algorithm execution. We also simulate the performance of our protocol tackling the Transverse Field Ising Model. Our results demonstrate that secure delegation of variational quantum algorithms is a realistic solution for near-term quantum networks, paving the way for practical quantum cloud computing applications.
• Abstract（参考訳）: 変分量子アルゴリズム(VQA)は、短期量子ハードウェア上で複雑な最適化と機械学習タスクを解くための有望な候補として登場した。 しかし、いくつかのハードウェア制約のため、小規模ユーザにとっては量子演算の実行は依然として困難であり、計算の一部をより強力な量子デバイスに委譲することが望ましい。 本稿では、量子能力に制限のあるクライアントがVQAの実行をより強力な量子サーバに委譲する、デリゲート型変分量子アルゴリズム(DVQA)のフレームワークを提案する。 特に、クライアントが入力、出力、計算自体が秘密のままであることを保証しながら、変動量子アルゴリズムをサーバに委譲できるプロトコルを導入する。 さらに、プロトコルが中止されない場合、クライアントは計算結果が本当に正しいことを確信することができる。 この研究は Fitzimons と Kashefi (2017) によって導入された一般的な検証プロトコルに基づいており、VQA に適合している。 本稿ではまず,VQAの各最適化ステップで必要となる量子計算を導出する検証可能なプロトコルを提案する。 また、逆フィールドイジングモデルに対処するプロトコルの性能をシミュレートする。 この結果から,変分量子アルゴリズムのセキュアデリゲーションは,短期量子ネットワークの現実的な解決方法であり,実用的な量子クラウドコンピューティングアプリケーションへの道を開くことが示唆された。

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