加密量子计算：想要无知的时候

用于计算机的量子技术提出了保护计算的输入和输出数据的私密性的新概念。维也纳大学，新加坡科技设计大学和米兰理工大学的科学家表明，光学量子系统不仅特别适合某些量子计算，而且可以有效地加密相关的输入和输出数据。NPJ量子信息中已经公开了量子计算的所谓量子同态加密的演示。

量子计算机不仅承诺在某些重要任务上胜过传统计算机，而且还保证了数据处理的私密性。自从利用云计算和云网络的可能性以来，安全的计算委派已成为一个越来越重要的问题。特别令人感兴趣的是利用允许无条件安全性的量子技术的能力，这意味着不需要对潜在对手的计算能力进行任何假设。

已经提出了不同的量子协议，所有这些协议都在计算性能，安全性和资源之间进行了折衷。例如，经典协议要么限于琐碎的计算，要么在安全性方面受到限制。相反，同态量子加密是用于安全委托计算的最有前途的方案之一。在这里，客户端的数据以一种加密的方式进行处理，即使服务器无法解密，服务器也可以对其进行处理。此外，与其他协议相反，客户端和服务器在计算过程中无需进行通信，从而极大地提高了该协议的性能和实用性。

在维也纳大学的菲利普·沃尔瑟（Philip Walther）教授的带领下，来自奥地利，新加坡和意大利的科学家合作开展了一项新的量子计算协议，该协议中的客户端可以选择加密输入数据，从而使计算机无法了解任何有关信息的内容。它们，但仍然可以执行计算。计算之后，客户端可以再次解密输出数据以读出计算结果。为了进行实验演示，研究小组使用了由单个光子组成的量子光，在量子行走过程中实现了所谓的同态量子加密。量子游走是有趣的量子计算专用实例，因为它们对于经典计算机来说很难，而对于单光子则可行。

通过将米兰理工大学建立的集成光子平台与新加坡科技设计大学提出的新颖理论提案相结合，维也纳大学的科学家展示了加密数据的安全性并研究了行为，从而增加了复杂性计算。

该团队能够证明，随着量子游走计算的规模变大，加密数据的安全性也得到了提高。此外，最近的理论工作表明，利用各种光子自由度的未来实验也将有助于提高数据安全性；人们可以预期将来会进行进一步的优化。Philip Walther说：“我们的结果表明，当增加携带数据的光子数量时，安全级别会进一步提高。这是令人兴奋的，我们预计未来安全量子计算会进一步发展。”

参考：Jonas Zeuner，Ioannis Pitsios，谭思慧，Aditya N.Sharma，Joseph F.Fitzsimons，Roberto Osellame和Philip Walther的“实验量子同态加密”，NPJ Quantum Information.DOI：2021年2月5日。
10.1038 / s41534-020-00340-8