Điện toán lượng tử mù - lựa chọn biến cấu trúc chung


16

Lý lịch

Gần đây tôi tình cờ thấy một bài báo nghiên cứu có tên Trình diễn thử nghiệm tính toán lượng tử mù . Trong bài báo nghiên cứu này, các nhà khoa học tuyên bố rằng - thông qua sự lựa chọn đúng đắn của cấu trúc chung - một kỹ sư dữ liệu có thể che giấu thông tin về cách tính toán dữ liệu.

Câu hỏi

Nếu một nhà khoa học sử dụng giao thức BQC (Tính toán lượng tử mù) để tính toán các phép đo riêng tư, họ sẽ phải sử dụng loại biến nào để tạo cấu trúc chung cho trạng thái lượng tử mù?

Suy nghĩ

Tôi muốn hiểu loại biến nào có thể đi vào cấu trúc chung để giúp ẩn các tính toán dữ liệu khỏi máy chủ. Nếu bạn chọn một số biến chung đã biết, tôi không hiểu tại sao việc chọn các biến chung đã biết khác sẽ ngăn các tính toán dữ liệu bị ẩn.

Câu trả lời:


7

Có vẻ như bạn đang hỏi về phần này của bài báo:

Do đó, một tính toán lượng tử được ẩn miễn là các phép đo này được ẩn thành công. Để đạt được điều này, giao thức BQC khai thác các tài nguyên đặc biệt gọi là trạng thái cụm mù phải được chọn cẩn thận để trở thành một cấu trúc chung không tiết lộ gì về tính toán cơ bản (xem Hình 1).

- "Trình diễn thử nghiệm tính toán lượng tử mù" (2011)

Phần cuối cùng đó, về cách họ muốn một " cấu trúc chung không tiết lộ gì về tính toán cơ bản " có thể khiến người đọc tự hỏi về cách cấu trúc của máy tính có thể rò rỉ thông tin về các tính toán của nó.

Như một ví dụ đơn giản về cấu trúc rò rỉ thông tin về sơ đồ cypto, giả sử rằng Bob đặt câu hỏi cho Sally mà chúng tôi cho rằng Sally sẽ trả lời yeshoặc no. Sally trực tiếp mã hóa phản hồi của cô ấy bằng cách sử dụng bộ đệm một lần (OTP) được chia sẻ của họ , dẫn đến bản mã rk4. Mặc dù kế hoạch OTP có bí mật hoàn hảo nói chung, rõ ràng Sally đã trả lời yes.

Trong trường hợp này, máy tính được cấu trúc để rò rỉ thông tin về độ dài của một tin nhắn được gửi cho tin nhắn đó, điều này đặc biệt tai hại trong ví dụ giả định này. Nói chung, cấu trúc có thể rò rỉ thông tin về tính toán. Tránh rò rỉ như vậy sẽ là cần thiết cho một máy chủ tính toán mù như máy chủ dự định thảo luận.

Nói chung, các cuộc tấn công hoạt động như thế này được gọi là các cuộc tấn công bên kênh .

Trong trường hợp của bài viết này (từ chối rằng tôi chỉ lướt qua nó một cách nhanh chóng), có vẻ như về cơ bản họ đang nói về việc tạo ra một cấu trúc tính toán chung không rò rỉ thông tin thông qua các đặc điểm cấu trúc của nó. Ví dụ, nếu cấu trúc hoạt động khác nhau theo bất kỳ cách nào dựa trên khía cạnh bí mật của thông điệp, thì nó có thể rò rỉ thông tin bí mật đến máy chủ khi máy chủ quan sát hành vi tính toán của chính nó.

Bài báo dường như đang cố gắng chỉ ra rằng đơn vị tính toán cần phải được thiết kế để tránh rò rỉ thông tin như vậy.

Sau đó, họ thảo luận về những điều mù quáng :

Trong mật mã học , làm mù là một kỹ thuật mà một tác nhân có thể cung cấp một dịch vụ để (nghĩa là tính toán một hàm cho) một khách hàng ở dạng được mã hóa mà không cần biết đầu vào thực hay đầu ra thực. Các kỹ thuật làm mù cũng có các ứng dụng để ngăn chặn các cuộc tấn công kênh bên trên các thiết bị mã hóa.

- "Làm mù (mật mã)" , Wikipedia

Và, thực sự, làm mờ đi tất cả những gì bài báo này viết: tìm ra cách để một máy chủ làm việc cho khách hàng mà không cần khách hàng tiết lộ bí mật của họ với máy chủ.

Một cách để kích hoạt tính toán mù là cho khách hàng sử dụng mã hóa đồng cấu theo yêu cầu công việc của mình trước khi gửi nó đến máy chủ:

Mã hóa đồng cấu là một dạng mã hóa cho phép tính toán trên các bản mã , tạo ra một kết quả được mã hóa, khi được giải mã, khớp với kết quả của các hoạt động như thể chúng đã được thực hiện trên bản rõ . Mục đích của mã hóa đồng cấu là cho phép tính toán trên dữ liệu được mã hóa.

- "Mã hóa đồng hình" , Wikipedia


7

|+và sau đó thực hiện một cổng CZ giữa mỗi cặp qubit mà các đỉnh tương ứng chia sẻ một cạnh trong biểu đồ. Nó chỉ ra rằng bạn có thể thực hiện tính toán lượng tử tùy ý bằng cách trước tiên chuẩn bị trạng thái đồ thị phù hợp, sau đó bằng cách đo lần lượt từng qubit, với các cơ sở đo lường được xác định dựa trên tính toán mục tiêu và kết quả đo lường trước đó.

Những gì giao thức BQC làm là triển khai hiệu quả MBQC theo cách che giấu các cơ sở đo lường từ Bob. Lý do chúng tôi đề cập đến nhu cầu về cấu trúc chung là vì giao thức không ẩn biểu đồ. Bây giờ, hóa ra bạn thực sự có thể chọn một đồ thị chung có thể thực hiện bất kỳ tính toán lượng tử nào có thể được biểu thị dưới dạng mạch lượng tử có độ sâu và chiều rộng nhất định nếu các cơ sở đo lường được chọn một cách thích hợp. Sử dụng biểu đồ như vậy đảm bảo rằng chỉ có độ sâu và chiều rộng mạch bị rò rỉ, và không phải là chi tiết tính toán. Hơn nữa, tính toán luôn có thể được đệm ngẫu nhiên để đảm bảo rằng chỉ có giới hạn trên về độ sâu và chiều rộng bị rò rỉ. Đây là rò rỉ tối thiểu có thể, vì cuối cùng Bob cũng biết thiết bị của mình có bao nhiêu bộ nhớ (~ độ rộng mạch) và thời gian chạy (~ độ sâu mạch), bao lâu,

Để biết thêm thông tin, bạn có thể xem qua bài đánh giá sau đây và các tài liệu tham khảo có trong đó: Tính toán lượng tử riêng: giới thiệu về điện toán lượng tử mù và các giao thức liên quan , JF Fitzsimons, npj Quantum Information 2017.

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.