Wanneer toekomstige gebruikers van kwantumcomputers hun gegevens moeten analyseren of kwantumalgoritmen moeten uitvoeren, ze zullen vaak versleutelde informatie naar de computer moeten sturen.

Vanwege deze eis, onderzoekers van DTU Physics en de University of Toronto hebben onderzocht of een kwantumcomputer even goed kan werken met versleutelde als onversleutelde signalen. De resultaten geven aan dat de efficiëntie vrijwel onveranderd blijft.

De ontwikkeling van een universele kwantumcomputer wordt algemeen beschouwd als het ultieme doel binnen de natuurkunde, de kwantuminformatietheorie. Als dit doel wordt bereikt, zal het enorme vooruitgang mogelijk maken binnen een lange lijst van onderzoeksgebieden waar kwantumeffecten belangrijk zijn. Dit kan bijvoorbeeld door het ontwerpen van nieuwe medicijnen of nieuwe soorten materialen voor de bouw of elektronica.

Geïnspireerd door de geschiedenis van de ontwikkeling van de klassieke computer, de onderzoekers verwachten dat de eerste generatie kwantumcomputers groot zal zijn, duur en moeilijk te bedienen en te onderhouden.

Om deze redenen wordt ook verwacht dat deze apparaten, althans aanvankelijk alleen beschikbaar zijn voor grote organisaties en overheden.

Kan een blinde kwantumcomputer nuttig zijn?

Dit leidt tot het idee van gedelegeerde kwantumcomputing, waarbij een gebruiker via een netwerk toegang krijgt tot een gecentraliseerde kwantumcomputer, vaak gezien als een kwantumversie van internet. Als de gebruiker wil dat het verzoek dat naar de kwantumcomputer wordt doorgestuurd, geheim is, zelfs naar de kwantumcomputer zelf, ze is in staat om ze te versleutelen. De vraag is dan of een kwantumcomputer die in het donker werkt, omdat de invoer versleuteld is, is net zo efficiënt als wanneer het aan de gewone invoer werkt.

Een universele kwantumcomputer bestaat uit een aantal zogenaamde poorten. Algemener, een poort is een logische operatie. Zowel kwantumcomputers als gewone computers maken gebruik van poorten, al gedragen ze zich heel anders. Een klassieke logische operatie kan bijvoorbeeld een EN-poort zijn. Deze poort heeft twee ingangen en retourneert een uitgang op basis van de ingangen. Bijvoorbeeld naar ingangen, elk met de waarde 1, zou de output 1 teruggeven.

Het is mogelijk om wiskundig aan te tonen welke soorten poorten nodig zijn om een ​​kwantumcomputer de gewenste eigenschappen te geven, en de onderzoekers hebben nu een aantal van deze poorten onderzocht om te zien hoe ze reageren op de versleutelingsprocedure.

Door de poortuitgang te vergelijken met een versleutelde en niet-versleutelde invoer, de onderzoekers hebben kunnen meten hoe groot het effect van de encryptie is op de gate-output, en daarmee de efficiëntie van de kwantumcomputer. Het blijkt dat er geen significante vermindering van deze efficiëntie is. Met andere woorden, een kwantumcomputer werkt even goed met versleutelde als niet-versleutelde signalen.