該過程允許遠端使用者（右）以完全安全的方式通路雲中的量子計算機（左）。海倫·海恩澤 （Helene Hainzer） 着。版權所有 Oxford University Physics。圖檔來源：Helene Hainzer。牛津大學實體。
下一代量子計算的全部功能很快就會被數百萬個人和公司利用，這要歸功于牛津大學實體學院的科學家在保證安全和隐私方面的突破。這一進展有望釋放基于雲的量子計算的變革潛力，并在發表在《實體評論快報》上的一項新研究中進行了詳細介紹。這篇論文的題目是“具有捕獲離子和單光子的可驗證盲量子計算”。
量子計算正在迅速發展，為新的應用鋪平了道路，這些應用可能會改變醫療保健和金融服務等許多領域的服務。它的工作方式與傳統計算完全不同，并且可能更強大。然而，它目前需要受控條件才能保持穩定，并且人們對資料的真實性以及目前安全和加密系統的有效性存在擔憂。
谷歌、亞馬遜和 IBM 等幾家領先的雲服務提供商已經分别提供了量子計算的一些元素。保護客戶資料的隐私和安全是擴大其使用範圍的重要前提，也是随着技術進步開發新應用程式的重要前提。牛津大學實體研究人員的這項新研究解決了這些挑戰。
“我們首次證明，雲中的量子計算可以以一種可擴充的、實用的方式通路，這也将為人們提供資料的完全安全性和隐私性，以及驗證其真實性的能力，”牛津大學實體研究團隊的聯合負責人、英國量子計算和模拟中心的首席科學家David Lucas教授說。 由牛津大學實體系上司。
牛津大學實體學院比克羅夫特設施的量子計算實驗。圖檔來源：David Nadlinger，牛津大學實體系
在這項新研究中，研究人員使用了一種被稱為“盲目量子計算”的方法，該方法以完全安全的方式連接配接兩個完全獨立的量子計算實體 - 可能是在家中或辦公室通路雲伺服器的個人。重要的是，他們的新方法可以擴充到大型量子計算。
“使用盲目量子計算，客戶可以通路遠端量子計算機，使用秘密算法處理機密資料，甚至驗證結果是否正确，而不會洩露任何有用的資訊。實作這一概念是量子計算和保持我們線上資訊安全的一大步，“牛津大學實體學的研究負責人Peter Drmota博士說。
研究人員建立了一個系統，該系統由量子計算伺服器和一個簡單的裝置之間的光纖網絡鍊路組成，該裝置在遠端通路其雲服務的獨立計算機上檢測光子或光粒子。這允許在網絡上進行所謂的盲目量子計算。
每個計算都會産生一個修正，該修正必須應用于所有後續的修正，并且需要實時資訊來符合算法。研究人員使用量子存儲器和光子的獨特組合來實作這一目标。
彼得·德莫塔（Peter Drmota）是這項新研究的作者，他上司了牛津大學實體盲量子計算實驗。圖檔來源：馬丁·斯莫爾
David Lucas教授說：“在當今的雲計算和人工智能時代，圍繞資料和代碼隐私的問題從未像現在這樣受到如此迫切的争論。“随着量子計算機的能力越來越強，人們将尋求在網絡上以完全安全和隐私的方式使用它們，我們的新結果标志着這方面能力的一步變化。
其結果最終可能導緻插入筆記本電腦的裝置的商業開發，以在人們使用量子雲計算服務時保護資料。
牛津大學實體學院探索量子計算和技術的研究人員可以使用最先進的比克羅夫特實驗室設施，該設施專門用于創造穩定和安全的條件，包括消除振動。
更多資訊：P. Drmota 等人，Verifiable Blind Quantum Computing with Trapped Ions and Single Photons，Physical Review Letters （2024）。DOI： 10.1103/PhysRevLett.132.150604
期刊資訊： Physical Review Letters