Quantumcomputers beloven niet alleen klassieke machines te overtreffen in bepaalde belangrijke taken, maar ook om de privacy van de gegevensverwerking te handhaven. De veilige delegatie van berekeningen is een steeds belangrijker probleem geworden sinds de mogelijkheid om cloudcomputing en cloudnetwerken te gebruiken. Van bijzonder belang is het vermogen om kwantumtechnologie te exploiteren die onvoorwaardelijke veiligheid mogelijk maakt, wat betekent dat er geen veronderstellingen over de rekenkracht van een potentiële tegenstander hoeven te worden gemaakt.

Er zijn verschillende kwantumprotocollen voorgesteld, die allemaal afwegingen maken tussen rekenprestaties, veiligheid, en middelen. Klassieke protocollen, bijvoorbeeld, zijn ofwel beperkt tot triviale berekeningen of zijn beperkt in hun beveiliging. In tegenstelling tot, homomorfe kwantumversleuteling is een van de meest veelbelovende schema's voor veilige gedelegeerde berekeningen. Hier, de gegevens van de klant worden zo versleuteld dat de server ze kan verwerken, ook al kan hij ze niet ontsleutelen. Bovendien, in tegenstelling tot andere protocollen, de client en server hoeven tijdens de berekening niet te communiceren, wat de prestaties en bruikbaarheid van het protocol aanzienlijk verbetert.

In een internationale samenwerking onder leiding van Prof. Philip Walther van de Universiteit van Wenen, wetenschappers uit Oostenrijk, Singapore en Italië hebben de handen ineengeslagen om een ​​nieuw kwantumberekeningsprotocol te implementeren waarbij de klant de mogelijkheid heeft om zijn invoergegevens te versleutelen, zodat de computer er niets over kan leren. toch de berekening kan uitvoeren. Na de berekening, de client kan dan de uitvoergegevens opnieuw decoderen om het resultaat van de berekening uit te lezen. Voor de experimentele demonstratie, het team gebruikte kwantumlicht, die bestaat uit individuele fotonen, om deze zogenaamde homomorfe kwantumversleuteling te implementeren in een 'quantum walk'-proces. Kwantumwandelingen zijn interessante speciale voorbeelden van kwantumberekening omdat ze moeilijk zijn voor klassieke computers, terwijl het haalbaar is voor enkele fotonen.

Door een geïntegreerd fotonisch platform te combineren, gebouwd aan de Polytechnische Universiteit van Milaan, samen met een nieuw theoretisch voorstel ontwikkeld aan de Singapore University of Technology and Design, wetenschapper van de Universiteit van Wenen demonstreerde de veiligheid van de versleutelde gegevens en onderzocht het gedrag dat de complexiteit van de berekeningen verhoogde.

Het team kon aantonen dat de beveiliging van de versleutelde gegevens verbetert naarmate de berekening van de kwantumwandeling groter wordt. Verder, recent theoretisch werk geeft aan dat toekomstige experimenten waarbij gebruik wordt gemaakt van verschillende fotonische vrijheidsgraden ook zouden bijdragen aan een verbetering van de gegevensbeveiliging; men kan in de toekomst anticiperen op verdere optimalisaties. "Onze resultaten geven aan dat het beveiligingsniveau nog verder verbetert, bij het verhogen van het aantal fotonen dat de gegevens draagt, " zegt Philip Walther en concludeert "dit is spannend en we anticiperen op verdere ontwikkelingen van veilige kwantumcomputing in de toekomst."

De studie is gepubliceerd in npj Quantum-informatie .