In the quantum computation verification problem, a quantum server wants to convince a client that the output of evaluating a quantum circuit $C$ is some result that it claims. This problem is considered very important both theoretically and practically in quantum computation [arXiv:1709.06984], [arXiv:1704.04487], [arXiv:1209.0449]. The client is considered to be limited in computational power, and one desirable property is that the client can be completely classical, which leads to the classical verification of quantum computation (CVQC) problem. In terms of the total time complexity, the fastest single-server CVQC protocol so far has complexity $O(poly(\kappa)|C|^3)$ where $|C|$ is the size of the circuit to be verified and $\kappa$ is the security parameter, given by Mahadev [arXiv:1804.01082]. In this work, by developing new techniques, we give a new CVQC protocol with complexity $O(poly(\kappa)|C|)$, which is significantly faster than existing protocols. Our protocol is secure in the quantum random oracle model [arXiv:1008.0931] assuming the existence of noisy trapdoor claw-free functions [arXiv:1804.00640], which are both extensively used assumptions in quantum cryptography. Along the way, we also give a new classical channel remote state preparation protocol for states in $\{|+_\theta\rangle=\frac{1}{\sqrt{2}}(|0\rangle+e^{i\theta\pi/4}|1\rangle):\theta\in \{0,1\cdots 7\}\}$, another basic primitive in quantum cryptography. Our protocol allows for parallel verifiable preparation of $L$ independently random states in this form (up to a constant overall error and a possibly unbounded server-side simulator), and runs in only $O(poly(\kappa)L)$ time and constant rounds; for comparison, existing works (even for possibly simpler state families) all require very large or unestimated time and round complexities [arXiv:1904.06320][arXiv:1904.06303][arXiv:2201.13445][arXiv:2201.13430].


翻译:量子计算核查问题, 一个量子服务器想要说服一个客户 [ 134: 230: 180] 计算量子电路的输出是它声称的某种结果。 在量子计算[arXiv: 1709. 06984] 、 [arXiv: 1704.04487] 、 [arXiv: 1209. 04449] 中, 这个问题在理论上和实际上都被视为非常重要。 客户被认为在计算能力上受到限制, 一个理想的属性是客户可以完全古典化, 导致对量子计算( CVQC) 问题的经典验证。 在时间复杂性方面, 最快的 单个服务器 CV. 040: 0; CVQC 协议具有复杂性 [poly( $@kapta) 0. 01: $%C\ 允许校验电路的大小, $\\ kaplax 安全参数, 在目前的时间协议中, 我们提供新的CVQQ协议, rental=xxxxxx 。

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