Миллионы пользователей и компаний вскоре смогут воспользоваться мощью квантовых вычислений благодаря прорыву учёных из Оксфордского университета. Исследователи разработали метод, который гарантирует безопасность и приватность данных в облачных квантовых вычислениях, что открывает огромные возможности для их широкого использования. Это достижение подробно описано в новом исследовании, опубликованном в авторитетном американском научном журнале Physical Review Letters.
Квантовые вычисления развиваются стремительными темпами и обещают революционные изменения в таких областях, как здравоохранение и финансовые услуги. В отличие от традиционных компьютеров, квантовые системы работают по принципиально иной схеме и обладают огромной вычислительной мощностью. Однако для их стабильной работы требуются особые условия, что порождает вопросы относительно безопасности данных и эффективности существующих систем шифрования.
Крупные компании, такие как Google, Amazon и IBM, уже предлагают отдельные элементы квантовых вычислений через облачные сервисы. Однако важным шагом для масштабного внедрения этой технологии является обеспечение конфиденциальности и безопасности данных клиентов. Исследование Оксфордского университета решает эти задачи.
«Мы впервые показали, что квантовые вычисления в облаке могут быть доступны масштабируемым и практичным способом, при этом гарантируя полную безопасность и приватность данных, а также возможность проверки их подлинности», — говорит профессор Дэвид Лукас, один из руководителей исследовательской группы и главный учёный в проекте UK Quantum Computing and Simulation Hub.
Исследователи предложили метод «слепых квантовых вычислений», который соединяет два полностью независимых квантовых устройства — например, пользователь дома или в офисе может безопасно подключаться к облачному серверу. Этот подход может быть масштабирован для проведения более сложных квантовых вычислений.
«С помощью слепых квантовых вычислений клиенты могут использовать удалённые квантовые компьютеры для обработки конфиденциальных данных с использованием секретных алгоритмов, а также проверять правильность результатов, не раскрывая никакой полезной информации. Реализация этой концепции — большой шаг вперёд в области квантовых вычислений и защиты информации в интернете», — отметил ведущий автор исследования доктор Петер Дрмота.
Команда учёных разработала систему, состоящую из оптоволоконного соединения между сервером квантовых вычислений и простым устройством для детектирования фотонов, которое подключается к удалённому компьютеру. Это позволило создать защищённое соединение для выполнения слепых квантовых вычислений. Каждый вычислительный процесс включает коррекцию, которая требует актуальной информации для соблюдения алгоритма. Для этого исследователи использовали уникальное сочетание квантовой памяти и фотонов.
Результаты исследования могут привести к коммерческому созданию устройств, которые можно будет подключать к ноутбукам для защиты данных при использовании облачных квантовых сервисов. Исследователи из Оксфорда работают в лаборатории Beecroft, специально созданной для создания стабильных и безопасных условий, что включает устранение вибраций.