De volledige kracht van de volgende generatie quantum computing zou binnenkort kunnen worden benut door miljoenen individuen en bedrijven, dankzij een doorbraak van wetenschappers van Oxford University Physics die veiligheid en privacy garanderen. Deze vooruitgang belooft het transformerende potentieel van cloudgebaseerde kwantumcomputing te ontsluiten en wordt gedetailleerd beschreven in een nieuwe studie gepubliceerd in Physical Review Letters . Het artikel is getiteld "Verifieerbare blinde kwantumcomputers met gevangen ionen en afzonderlijke fotonen."

Quantum computing ontwikkelt zich snel en maakt de weg vrij voor nieuwe toepassingen die diensten op veel gebieden, zoals de gezondheidszorg en de financiële dienstverlening, kunnen transformeren. Het werkt op een fundamenteel andere manier dan conventioneel computergebruik en is potentieel veel krachtiger. Momenteel zijn er echter gecontroleerde omstandigheden nodig om stabiel te blijven en er zijn zorgen over de authenticiteit van gegevens en de effectiviteit van de huidige beveiligings- en encryptiesystemen.

Verschillende toonaangevende aanbieders van cloudgebaseerde diensten, zoals Google, Amazon en IBM, bieden al afzonderlijk enkele elementen van quantum computing aan. Het waarborgen van de privacy en veiligheid van klantgegevens is een essentiële voorloper voor het opschalen en uitbreiden van het gebruik ervan, en voor de ontwikkeling van nieuwe toepassingen naarmate de technologie zich verder ontwikkelt. De nieuwe studie van onderzoekers van Oxford University Physics gaat deze uitdagingen aan.

"We hebben voor het eerst aangetoond dat quantum computing in de cloud toegankelijk is op een schaalbare, praktische manier die mensen ook volledige veiligheid en privacy van gegevens zal bieden, plus de mogelijkheid om de authenticiteit ervan te verifiëren", zegt professor David Lucas. is medehoofd van het onderzoeksteam van Oxford University Physics en hoofdwetenschapper bij de UK Quantum Computing and Simulation Hub, geleid door Oxford University Physics.

In de nieuwe studie gebruiken de onderzoekers een aanpak die 'blinde quantum computing' wordt genoemd, waarbij twee totaal afzonderlijke quantum computing-entiteiten – mogelijk een individu thuis of op kantoor dat toegang heeft tot een cloudserver – op een volledig veilige manier met elkaar worden verbonden. Belangrijk is dat hun nieuwe methoden kunnen worden opgeschaald naar grote kwantumberekeningen.

“Met behulp van blinde kwantumcomputing kunnen klanten toegang krijgen tot kwantumcomputers op afstand om vertrouwelijke gegevens te verwerken met geheime algoritmen en zelfs te verifiëren dat de resultaten correct zijn, zonder enige nuttige informatie te onthullen. Het realiseren van dit concept is een grote stap voorwaarts in zowel kwantumcomputing als het veilig houden van onze informatie. online", zegt onderzoeksleider Dr. Peter Drmota van Oxford University Physics.

De onderzoekers creëerden een systeem dat bestaat uit een glasvezelnetwerkverbinding tussen een quantumcomputerserver en een eenvoudig apparaat dat fotonen of lichtdeeltjes detecteert op een onafhankelijke computer die op afstand toegang heeft tot zijn clouddiensten. Dit maakt zogenaamde blinde kwantumcomputers over een netwerk mogelijk.

Elke berekening brengt een correctie met zich mee die moet worden toegepast op alle daaropvolgende berekeningen en vereist realtime informatie om aan het algoritme te voldoen. De onderzoekers gebruikten hiervoor een unieke combinatie van kwantumgeheugen en fotonen.

"Nooit in de geschiedenis zijn de kwesties rond de privacy van gegevens en code urgenter besproken dan in het huidige tijdperk van cloud computing en kunstmatige intelligentie", aldus professor David Lucas. "Naarmate kwantumcomputers capabeler worden, zullen mensen proberen ze met volledige veiligheid en privacy via netwerken te gebruiken, en onze nieuwe resultaten markeren een stapsgewijze verandering in de mogelijkheden in dit opzicht."

De resultaten zouden uiteindelijk kunnen leiden tot de commerciële ontwikkeling van apparaten die op laptops kunnen worden aangesloten, om gegevens te beschermen wanneer mensen quantum-cloudcomputingdiensten gebruiken.

Onderzoekers die quantum computing en technologieën onderzoeken aan de Oxford University Physics hebben toegang tot de ultramoderne Beecroft-laboratoriumfaciliteit, speciaal gebouwd om stabiele en veilige omstandigheden te creëren, inclusief het elimineren van trillingen.

Meer informatie: P. Drmota et al, Verifieerbare blinde kwantumcomputers met gevangen ionen en afzonderlijke fotonen, Fysieke recensiebrieven (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.150604

Journaalinformatie: Fysieke beoordelingsbrieven

Aangeboden door Universiteit van Oxford