Máy tính lượng tử có thể giải quyết những vấn đề mà máy cổ điển không thể giải quyết được, nhưng khả năng này đi kèm với một lời cảnh báo: nếu máy tính lượng tử đưa ra câu trả lời cho bạn, làm sao bạn biết nó đúng? Điều này đặc biệt cấp bách nếu bạn không có quyền truy cập trực tiếp vào máy tính lượng tử (như trong điện toán đám mây) hoặc bạn không tin tưởng người đang điều hành nó. Tất nhiên, bạn có thể xác minh giải pháp bằng bộ xử lý lượng tử của riêng mình, nhưng không phải ai cũng có trong tay.

Vậy có cách nào để cổ điển máy tính để xác minh kết quả của một phép tính lượng tử? Các nhà nghiên cứu ở Áo cho biết câu trả lời là có. Làm việc tại Đại học Innsbruck, Viện Hàn lâm Khoa học Áo và Công ty Công nghệ Lượng tử Alpine, nhóm nghiên cứu đã thực hiện thử nghiệm một quy trình gọi là giao thức của Mahadev, quy trình này dựa trên cái gọi là các chức năng bảo mật hậu lượng tử. Các chức năng này liên quan đến các phép tính quá phức tạp để ngay cả máy tính lượng tử có thể bẻ khóa, nhưng với một “cửa sập” cho phép một cỗ máy cổ điển có chìa khóa chính xác có thể giải quyết chúng một cách dễ dàng. Nhóm nghiên cứu cho biết những phép tính cửa sập này có thể xác minh độ tin cậy của tính toán lượng tử chỉ bằng một cỗ máy cổ điển.

Bob trung thực?

Để hiểu cách thức hoạt động của giao thức, giả sử chúng ta có hai bên. Một trong số họ, theo truyền thống được gọi là Alice, có thông tin về cửa sập và muốn xác minh rằng tính toán lượng tử là chính xác. Người còn lại, được gọi là Bob, không có thông tin về cửa sập và cần chứng minh rằng các tính toán trên máy tính lượng tử của anh ta có thể đáng tin cậy.

Bước đầu tiên, Alice chuẩn bị một nhiệm vụ cụ thể để Bob xử lý. Sau đó Bob báo cáo kết quả cho Alice. Alice có thể tự mình xác minh kết quả này bằng máy tính lượng tử, nhưng nếu muốn sử dụng máy tính cổ điển, cô ấy cần cung cấp thêm thông tin cho Bob. Bob sử dụng thông tin này để gắn một số bit lượng tử (hoặc qubit) chính của anh ấy với các bit lượng tử bổ sung. Nếu Bob thực hiện phép đo trên một số qubit, điều này sẽ xác định trạng thái của các qubit còn lại. Trong khi Bob không biết trạng thái của qubit trước các phép đo thì Alice, nhờ vào các tính toán trong cửa bẫy của mình, đã biết được. Điều này có nghĩa là Alice có thể yêu cầu Bob xác minh trạng thái của qubit và quyết định, dựa trên câu trả lời của anh ấy, liệu máy tính lượng tử của anh ấy có đáng tin cậy hay không.

Alice nhẹ nhõm

Nhóm đã chạy giao thức này trên bộ xử lý lượng tử sử dụng tám bẫy ⁴⁰Ca⁺ ion dưới dạng qubit. Các phép đo Bob thực hiện liên quan đến năng lượng trạng thái lượng tử của qubit. Để thu được tín hiệu trên mức nhiễu nền, các nhà nghiên cứu đã chạy giao thức 2000 lần cho mỗi điểm dữ liệu, cuối cùng chứng minh được rằng câu trả lời của Bob có thể đáng tin cậy.

Các nhà nghiên cứu gọi cuộc trình diễn của họ là bằng chứng về khái niệm và thừa nhận rằng cần phải nỗ lực nhiều hơn để biến nó thành hiện thực. Ngoài ra, việc xác minh đầy đủ, an toàn sẽ yêu cầu hơn 100 qubit, nằm ngoài phạm vi của hầu hết các bộ xử lý ngày nay. Dựa theo Barbara Kraus, một trong những người đứng đầu nhóm và hiện là chuyên gia về thuật toán lượng tử tại Đại học Kỹ thuật Munich, Đức, ngay cả phiên bản đơn giản hóa của giao thức cũng gặp khó khăn trong việc triển khai. Điều này là do việc xác minh đầu ra của một phép tính lượng tử về mặt thực nghiệm đòi hỏi khắt khe hơn nhiều so với việc thực hiện phép tính, vì nó đòi hỏi phải vướng víu nhiều qubit hơn.

Tuy nhiên, giao thức đã được chứng minh chứa tất cả các bước cần thiết để xác minh hoàn chỉnh và các nhà nghiên cứu có kế hoạch phát triển nó hơn nữa. Kraus nói: “Một nhiệm vụ quan trọng liên quan đến việc xác minh các tính toán và mô phỏng lượng tử là phát triển các giao thức xác minh thực tế với mức độ bảo mật cao”. Thế giới vật lý.

Andru Gheorghiu, một chuyên gia điện toán lượng tử từ Đại học Công nghệ Chalmers ở Thụy Điển, người không tham gia vào nghiên cứu, gọi đây là bước quan trọng đầu tiên để có thể xác minh các tính toán lượng tử nói chung. Tuy nhiên, ông lưu ý rằng hiện tại nó chỉ hoạt động để xác minh một phép tính đơn giản, một qubit có thể được sao chép bằng máy tính xách tay thông thường. Tuy nhiên, ông nói rằng nó cung cấp những hiểu biết sâu sắc về những thách thức khi cố gắng mở rộng quy mô tính toán lớn hơn.

Nghiên cứu xuất hiện trong Khoa học và Công nghệ Lượng tử.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://physicsworld.com/a/can-a-classical-computer-tell-if-a-quantum-computer-is-telling-the-truth/