การคำนวณควอนตัมตาบอด - การเลือกตัวแปรโครงสร้างทั่วไป

พื้นหลัง

เร็ว ๆ นี้ผมมาถึงบทความวิจัยสิทธิการสาธิตการทดลองของคนตาบอดควอนตัมคอมพิวเตอร์ ภายในบทความวิจัยนี้นักวิทยาศาสตร์อ้างว่า - ผ่านทางเลือกที่เหมาะสมของโครงสร้างทั่วไป - วิศวกรข้อมูลสามารถซ่อนข้อมูลเกี่ยวกับวิธีการคำนวณข้อมูล

คำถาม

หากนักวิทยาศาสตร์ต้องใช้โปรโตคอลBQC (การคำนวณควอนตัมตาบอด)เพื่อคำนวณการวัดแบบส่วนตัวตัวแปรประเภทใดที่พวกเขาจะต้องใช้ในการกำหนดโครงสร้างทั่วไปสำหรับสถานะควอนตัมตาบอด

ความคิด

ฉันอยากจะเข้าใจว่าตัวแปรประเภทใดที่สามารถเข้าไปในโครงสร้างทั่วไปเพื่อช่วยให้การคำนวณข้อมูลถูกซ่อนไว้จากเซิร์ฟเวอร์ หากคุณเลือกตัวแปรทั่วไปที่รู้จักกันดีฉันไม่เข้าใจว่าทำไมการเลือกตัวแปรทั่วไปที่รู้จักอื่น ๆ จะป้องกันไม่ให้การคำนวณข้อมูลถูกซ่อนอยู่

ดูเหมือนว่าคุณกำลังถามเกี่ยวกับส่วนนี้ของเอกสาร:

ดังนั้นการคำนวณควอนตัมจึงถูกซ่อนไว้ตราบใดที่การวัดเหล่านี้ถูกซ่อนไว้เรียบร้อยแล้ว เพื่อให้บรรลุตามนี้โปรโตคอล BQC จะใช้ประโยชน์จากทรัพยากรพิเศษที่เรียกว่าสถานะคลัสเตอร์ตาบอดที่ต้องได้รับการคัดเลือกอย่างระมัดระวังเพื่อเป็นโครงสร้างทั่วไปที่ไม่เปิดเผยอะไรเกี่ยวกับการคำนวณพื้นฐาน (ดูรูปที่ 1)

- "การสาธิตการทดลองคอมพิวเตอร์ควอนตัมตาบอด" (2011)

ส่วนสุดท้ายเกี่ยวกับวิธีที่พวกเขาต้องการ" โครงสร้างทั่วไปที่ไม่เปิดเผยอะไรเกี่ยวกับการคำนวณพื้นฐาน "อาจทำให้ผู้อ่านสงสัยว่าโครงสร้างของคอมพิวเตอร์สามารถรั่วไหลข้อมูลเกี่ยวกับการคำนวณได้อย่างไร

ในฐานะที่เป็นตัวอย่างง่ายๆของโครงสร้างการรั่วไหลของข้อมูลเกี่ยวกับโครงการ cypto ที่คิดว่าบ๊อบถามคำถามแซลลี่ที่เราคิดว่า Sally'll ตอบสนองหรือyes noแซลลี่โดยตรงเข้ารหัสการตอบสนองของเธอที่ใช้ร่วมกันเพียงครั้งเดียวแผ่น (OTP)rk4ที่เกิดในไซเฟอร์เท็กซ์ แม้จะมีโครงการ OTP yesมีความลับที่สมบูรณ์แบบโดยทั่วไปก็เป็นที่ชัดเจนว่าแซลลี่ตอบ

ในกรณีนี้คอมพิวเตอร์มีโครงสร้างเพื่อรั่วไหลของข้อมูลเกี่ยวกับความยาวของข้อความที่กำหนดให้ข้อความนั้นซึ่งเป็นหายนะโดยเฉพาะอย่างยิ่งในตัวอย่างที่วางแผนไว้นี้ โดยทั่วไปโครงสร้างสามารถรั่วไหลข้อมูลเกี่ยวกับการคำนวณ หลีกเลี่ยงการรั่วไหลดังกล่าวจะจำเป็นสำหรับเซิร์ฟเวอร์การคำนวณแบบตาบอดเช่นเดียวกับกระดาษตั้งใจที่จะหารือ

โดยทั่วไปแล้วการโจมตีที่ดำเนินการเช่นนี้เรียกว่าการโจมตีช่องทางข้าง

ในกรณีของบทความนี้ (อ้างว่าฉันเพิ่งอ่านอย่างรวดเร็ว) ดูเหมือนว่าพวกเขากำลังพูดถึงการสร้างโครงสร้างการคำนวณทั่วไปที่ไม่รั่วไหลของข้อมูลผ่านลักษณะโครงสร้างของมัน ตัวอย่างเช่นหากโครงสร้างทำงานแตกต่างกันไปในทางใดก็ตามตามลักษณะความลับของข้อความดังนั้นมันอาจรั่วไหลข้อมูลลับไปยังเซิร์ฟเวอร์เมื่อเซิร์ฟเวอร์สังเกตพฤติกรรมการคำนวณของตัวเอง

กระดาษดูเหมือนจะพยายามชี้ให้เห็นว่าหน่วยการคำนวณจะต้องได้รับการออกแบบเพื่อหลีกเลี่ยงการรั่วไหลของข้อมูลดังกล่าว

ต่อมาในกระดาษพวกเขาคุยกันเรื่องที่ทำให้ไม่เห็น :

ในการเข้ารหัส , ทำให้ไม่เห็นเป็นเทคนิคโดยที่ตัวแทนสามารถให้บริการไป (เช่นคำนวณเป็นฟังก์ชั่นสำหรับการ) ลูกค้าในรูปแบบเข้ารหัสโดยไม่ทราบว่าทั้งการป้อนข้อมูลจริงหรือผลผลิตที่แท้จริง เทคนิคที่ทำให้ไม่เห็นยังมีแอปพลิเคชันเพื่อป้องกันการโจมตีช่องทางด้านข้างของอุปกรณ์เข้ารหัส

- "Blinding (cryptography)" , Wikipedia

และจริงๆแล้วทำให้ไม่เห็นสิ่งที่บทความนี้เกี่ยวกับ: การหาวิธีที่จะทำให้เซิร์ฟเวอร์ทำงานให้กับลูกค้าโดยที่ลูกค้าไม่เปิดเผยความลับของพวกเขาไปยังเซิร์ฟเวอร์

วิธีหนึ่งในการเปิดใช้งานการคำนวณแบบ blind คือไคลเอนต์ใช้การเข้ารหัส homomorphicกับคำของานก่อนส่งไปยังเซิร์ฟเวอร์:

การเข้ารหัส homomorphicเป็นรูปแบบของการเข้ารหัสลับที่ช่วยให้การคำนวณบนciphertextsสร้างผลเข้ารหัสซึ่งเมื่อถอดรหัสตรงกับผลของการดำเนินงานราวกับว่าพวกเขาได้รับการดำเนินการในเท็กซ์ วัตถุประสงค์ของการเข้ารหัส homomorphic คือการอนุญาตให้คำนวณข้อมูลที่เข้ารหัส

- "การเข้ารหัส Homomorphic" , Wikipedia

ในฐานะที่เป็นหนึ่งในผู้เขียนบทความและจากเอกสารทางทฤษฎีดั้งเดิมที่ใช้การทำให้เกิดการทดลองขึ้นมาบางทีฉันอาจพยายามตอบคำถาม โปรโตคอล BQC ใช้ในกระดาษที่เป็นไปตามรูปแบบของการคำนวณที่วัดจะทำในรัฐทอดเลือกมาเป็นพิเศษ (ซึ่งเป็นที่รู้จักกันเป็นวัดที่ใช้ในการคำนวณควอนตัมหรือ MBQC และได้รับการแนะนำในปี 2003 โดย Raussendorf และ Briegel ( PRA , arXiv ) ใน MBQC สถานะทรัพยากรเรียกว่าสถานะกราฟเนื่องจากวงจรในการสร้างสถานะกราฟสามารถเชื่อมโยงกับกราฟได้: สำหรับจุดสุดยอดทุก ๆ เตรียมคิวบิตใน$|+\rangle$แล้วดำเนินการเกต CZ ระหว่าง qubits ทุกคู่ที่จุดยอดที่สอดคล้องกันแบ่งปันขอบในกราฟ ปรากฎว่าคุณสามารถใช้การคำนวณควอนตัมโดยพลการโดยการเตรียมสถานะกราฟที่เหมาะสมก่อนแล้วจึงทำการวัดแต่ละควิบิตตามลำดับโดยใช้ฐานการวัดที่พิจารณาจากการคำนวณเป้าหมายและผลลัพธ์การวัดก่อนหน้า

สิ่งที่โปรโตคอล BQC ทำคือการใช้ MBQC อย่างมีประสิทธิภาพในลักษณะที่ซ่อนฐานการวัดจาก Bob เหตุผลที่เราพูดถึงความต้องการโครงสร้างทั่วไปเป็นเพราะโปรโตคอลไม่ได้ซ่อนกราฟ ตอนนี้ปรากฎว่าคุณสามารถเลือกกราฟทั่วไปที่สามารถใช้การคำนวณควอนตัมใด ๆ ซึ่งสามารถแสดงเป็นวงจรควอนตัมของความลึกและความกว้างที่กำหนดหากเลือกฐานการวัดอย่างเหมาะสม การใช้กราฟดังกล่าวช่วยให้มั่นใจได้ว่ามีการรั่วไหลของความลึกของวงจรและความกว้างเท่านั้นไม่ใช่รายละเอียดของการคำนวณ นอกจากนี้การคำนวณยังสามารถเพิ่มการสุ่มเพื่อให้แน่ใจว่ามีการรั่วไหลของความลึกและความกว้างเท่านั้น นี่คือการรั่วไหลที่น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในที่สุดบ๊อบก็รู้ว่าหน่วยความจำของอุปกรณ์ของเขามีเท่าใด (~ ความกว้างของวงจร) และนานแค่ไหนที่มันจะวิ่ง (~ ความลึกของวงจร)

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมคุณอาจต้องการดูที่บทความตรวจสอบต่อไปนี้และการอ้างอิงที่อยู่ในนั้น: การคำนวณควอนตัมส่วนตัว: ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับการคำนวณควอนตัมตาบอดและโปรโตคอลที่เกี่ยวข้อง JF Fitzsimons, npj Quantum Information 2017