Recent experimental achievements motivate an ever-growing interest from companies starting to feel the limitations of classical computing. Yet, in light of ongoing privacy scandals, the future availability of quantum computing through remotely accessible servers pose peculiar challenges: Clients with quantum-limited capabilities want their data and algorithms to remain hidden, while being able to verify that their computations are performed correctly. Research in blind and verifiable delegation of quantum computing attempts to address this question. However, available techniques suffer not only from high overheads but also from over-sensitivity: When running on noisy devices, imperfections trigger the same detection mechanisms as malicious attacks, resulting in perpetually aborted computations. Hence, while malicious quantum computers are rendered harmless by blind and verifiable protocols, inherent noise severely limits their usability. We address this problem with an efficient, robust, blind, verifiable scheme to delegate deterministic quantum computations with classical inputs and outputs. We show that: 1) a malicious Server can cheat at most with an exponentially small success probability; 2) in case of sufficiently small noise, the protocol succeeds with a probability exponentially close to 1; 3) the overhead is barely a polynomial number of repetitions of the initial computation interleaved with test runs requiring the same physical resources in terms of memory and gates; 4) the amount of tolerable noise, measured by the probability of failing a test run, can be as high as 25% for some computations and will be generally bounded by 12.5% when using a planar graph resource state. The key points are that security can be provided without universal computation graphs and that, in our setting, full fault-tolerance is not needed to amplify the confidence level exponentially close to 1.


翻译:最近的实验成就激励了公司对古典计算限制的兴趣不断提高。然而,鉴于隐私丑闻不断发生,未来通过远程可访问服务器提供量子计算的机会带来了特殊的挑战:拥有量子计算能力的客户希望其数据和算法能够被隐藏起来,同时能够核实其计算是否正确。对盲目和可核查的量子计算授权的研究试图解决这一问题。但是,现有技术不仅受到高间接费用的困扰,而且受到过度敏感的影响:在运行噪音装置时,不完善触发与恶意袭击相同的检测机制,导致永远中止计算。因此,虽然恶意量子计算机通过盲目和可核查的协议变得无害,但固有的噪音严重限制了它们的可用性。我们用高效、稳健、盲目和可核查的办法解决这个问题,以代表具有经典投入和产出的确定量的确定数量。我们显示:(1) 恶意服务器最多可以以惊人的微小成功概率作弊端;(2) 足够小的噪音,协议将成功概率与恶意攻击相近1;(3) 间接费用几乎几乎是无法完全重复的计算机计算机计算机。

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