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量子计算

量子计算

量子计算机具有NP验证的边缘

01 Apr 2021 IevaČepaitė. 
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快速验证 当只有该解决方案的一部分提供时,量子计算机已被示出比验证解决问题的典型问题更快。 (礼貌:iStockphoto / Hendrik5000)

量子计算中的主要目标之一是通过实验证明量子机器可以比经典一体更快地执行一些计算任务。在法国和英国的一个研究人员现在已经使用了简单的量子光子学实验设置。他们的工作表明,Quantum Computer可以使用所谓的交互式证明协议和有关解决方案的最小未能信息,验证分类为NP完整的问题的解决方案。

这项工作是迄今为止在展示量子优势的几个里程碑之一。 2019年, 谷歌声称 将第一个与其53可编程超导Qubit(Quantum Bit)设置的第一个到终点线。最近, 中国的一个团队 宣布他们已成功执行“Boson采样”,这是一个古典计算机难以努力的任务。然而,与这些以前的结果不同,新的研究发表在 自然通信不仅展示了量子优势,而且应该有助于在安全量子云计算等应用中有用。

NP验证

尽管NP完全的问题很难有效地解决,但一旦发现解决方案,它们就可以实现它们的验证。 CNRS团队(法国国家科学研究中心)和爱丁堡大学的挑战集中在两者之间占据了一个中间地面:在只提供该解决方案的一部分时核实解决问题的解决问题。

当包含部分解决方案或证明的消息的大小是固定的,可以示出用于验证解决方案的经典协议将花费一定程度的时间,这些协议将以呈指数呈指数级为邮件的大小。对于量子协议,相比之下,缩放是多项式。这意味着对于大型信息大小,量子计算机将需要几分钟才能验证解决方案,而古典可能需要数年。

研究人员使用的算法被称为互动证明协议。这里,使用相干光脉冲的实验装置的一个组件用作“先词”,以以量子状态的形式向NP完全问题发送部分解决方案。第二个组件填充“验证者”的作用,以高精度决定解决方案是否正确基于给出的有限信息。当某些界限放置在验证者的预期精度,以及协议的速度和效率方面,就可以在整个交互传送的信息量方面,可以证明量子算法远远优于任何经典尝试在做同样的事情。

量子云计算

通过表明量子算法可以有效地验证对NP完整问题的解决方案,结果可以允许在安全的远程量子计算中进行新的应用。例如,具有基本量子机器的客户端可以验证他们从强大的量子服务器收到的信息,而无需访问完整的解决方案。然后,这种证明系统可以贡献在未来量子互联网中的安全识别,认证甚至区块链的协议。 “在日益关注数据隐私和安全计算的时代,我们的示范提供了另一个引人注目的证据,即量子计算机可以在实现安全解决方案方面以卓越的经典同行表现出来,”爱丁堡研究人员和协作者Niraj Kumar在纸上。

版权©2021由IOP Publishing Ltd和个人贡献者