اپتیک و کوانتوم

چندین ارائه دهنده پیشرو خدمات مبتنی بر ابر، مانند گوگل، آمازون و IBM، قبلاً به طور جداگانه برخی از عناصر محاسبات کوانتومی را ارائه داده‏اند. حفاظت از حریم خصوصی و امنیت داده‌های مشتری پیش‌روی حیاتی برای افزایش و گسترش استفاده از آن و توسعه برنامه‌های کاربردی جدید با پیشرفت فناوری است. مطالعه جدید محققان فیزیک دانشگاه آکسفورد به این چالش‏ها می‏پردازد. پروفسور دیوید لوکاس می‏گوید: «ما برای اولین بار نشان دادیم که محاسبات کوانتومی در فضای ابری می‌تواند به روشی مقیاس‌پذیر و عملی دسترسی داشته باشد که امنیت و حریم خصوصی کامل داده‌ها و همچنین توانایی تأیید صحت آن‌ها را ارائه می‌دهد.» ایشان سرپرست تیم تحقیقاتی فیزیک دانشگاه آکسفورد و محقق اصلی در مرکز محاسبات کوانتومی و شبیه‌سازی بریتانیا هستند.

در مطالعه‏ای جدید، محققان از رویکردی به نام «محاسبات کوانتومی کور» استفاده می‌کنند که دو موجودیت محاسباتی کوانتومی کاملاً مجزا - احتمالاً فردی در خانه یا دفتری که به یک سرور ابری دسترسی دارد- را به روشی کاملاً ایمن به هم متصل می‌کند. نکته مهم این است که روش‌های جدید آنها را می‌توان تا محاسبات کوانتومی بزرگ مقیاس‌بندی کرد. دکتر پیتر درموتا، از فیزیک دانشگاه آکسفورد، سرپرست این مطالعه می‏گوید: «با استفاده از محاسبات کوانتومی کور، کاربران می‏توانند به کامپیوترهای کوانتومی از راه دور دسترسی داشته باشند تا داده‏های محرمانه را با الگوریتم‏های مخفی پردازش کنند و حتی صحت نتایج را بدون افشای هیچ اطلاعات مفیدی تایید کنند. تحقق این مفهوم گام بزرگی در محاسبات کوانتومی و ایمن نگه داشتن اطلاعات ما است.»

 محققان سیستمی متشکل از یک پیوند شبکه فیبری بین یک سرور محاسباتی کوانتومی و یک دستگاه ساده که فوتون‌ها یا ذرات نور را در یک کامپیوتر مستقل که از راه دور به خدمات ابری آن دسترسی دارد، تشخیص می‌دهد، ایجاد کردند. این امکان به اصطلاح محاسبات کوانتومی کور روی یک شبکه را فراهم می‏کند. هر محاسباتی دارای یک تصحیح است که باید برای همه موارد بعدی اعمال شود و برای مطابقت با الگوریتم به اطلاعات بلادرنگ نیاز دارد. محققان برای دستیابی به این هدف از ترکیب منحصر به فرد حافظه کوانتومی و فوتون استفاده کردند.

پروفسور دیوید لوکاس می‌گوید: «هرگز در تاریخ مسائل مربوط به حریم خصوصی داده‌ها و کدنویسی به‌اندازه عصر حاضر محاسبات ابری و هوش مصنوعی مورد بحث قرار نگرفته است. از آنجایی که رایانه‌های کوانتومی توانمندتر می‌شوند، مردم به دنبال استفاده از آن‌ها با امنیت کامل و حفظ حریم خصوصی در شبکه‌ها خواهند بود و نتایج جدید ما نشان‌دهنده تغییر گامی در توانایی در این زمینه است.»

نتایج می‌تواند در نهایت منجر به توسعه تجاری دستگاه‌هایی برای اتصال به لپ‌تاپ‌ها، برای محافظت از داده‌ها در زمانی که مردم از خدمات محاسبات ابری کوانتومی استفاده می‌کنند، شود. محققانی که محاسبات کوانتومی و فناوری‌های فیزیک دانشگاه آکسفورد را بررسی می‌کنند، به امکانات پیشرفته آزمایشگاهی Beecroft دسترسی دارند که به‌ویژه برای ایجاد شرایط پایدار و ایمن از جمله حذف ارتعاش ساخته شده است.

P. Drmota et al, Verifiable Blind Quantum Computing with Trapped Ions and Single Photons, Physical Review Letters (2024).

DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.150604