20.01.2012

Физики впервые провели квантовые облачные вычисления

Новый опыт показал, что квантовые компьютеры, находящиеся в разных местах, можно совершенно безопасно (в плане защиты информации) соединять и использовать как «облако», причём результат вычислений будет доступен только инициатору расчётов.

Распределённые и облачные вычисления при помощи обычных компьютеров давно используются для обработки больших массивов данных и для организации сервисов.

Но до сих пор под вопросом оставалась возможность создания аналогичных сетей из квантовых компьютеров. Ответ был неочевиден ввиду специфики квантовых вычислений. Требовался опыт.

Антон Цайлингер (Anton Zeilinger) из университета Вены и международная команда физиков совместили в одной установке квантовый компьютер и систему квантовой криптографии, выполнив то, что авторы исследования назвали «слепыми квантовыми вычислениями» (Blind Quantum Computing).

Принцип их заключается в том, что некий пользователь, обладая квантовым компьютером, возлагает часть работы на сторонний аппарат (условно — квантовый сервер), при этом последний выполняет необходимые операции, не имея самих данных, не зная, по сути, ни какова общая задача, ни что он в данный момент делает.

Для реализации такого «делегирования полномочий» у первого человека должно быть оборудование для приготовления кубита в определённом состоянии (в данном случае физики манипулировали единичными фотонами с разной поляризацией) и отправки его на другой компьютер.

Судя по результатам предыдущих опытов, для такой переправки на некое разумное расстояние вполне можно использовать то же оптоволокно, что применяется для переправки обычных цифровых данных в Интернете.

Вместе с кубитами в Сеть посылаются инструкции по их преобразованию. Второй аппарат запутывает полученные фотоны (состояние каждого ему неизвестно, ведь при попытке его измерить он изменит частицу), выполняет над ними манипуляции по заданным правилам и отсылает результат (изменённые кубиты) обратно по оптоволокну.

Только первый пользователь может интерпретировать полученные данные, ведь только он и знает начальные состояния отправленных частиц.

Как наглядно объясняет BBC News, к примеру, человек желает найти все пары чисел, которые при перемножении дают 2012.

Само это число знает только постановщик задачи, а для стороннего компьютера, рекрутированного для выполнения алгоритма поиска, инструкции выглядят бессмысленным набором чисел, с которыми нужно выполнить некие действия.

«Квантовый компьютер не различает, например, расшифровал ли он некий код или искал записи в телефонной книге», — поясняет один из авторов работы Стефани Барц (Stefanie Barz).

В результате проведенного опыта учёные показали, как можно вслепую выполнять ряд квантовых алгоритмов (в частности, алгоритм Гровера).

После того как квантовые компьютеры будут в полной мере отработаны и появятся во множестве институтов, а потом и в домах, принцип распределённых расчётов вслепую, апробированный Стефани, Антоном и их коллегами, позволит неограниченно наращивать мощность квантовых систем, просто соединяя отдельные машины через оптоволоконную сеть.

Леонид Попов

Источники:

1. MEMBRANA