量子コンピュータが最終的に大規模化しても、おそらく非常に貴重な資源として、従来のスーパーコンピュータと同様に研究機関に閉じ込められることになるでしょう。そのため、量子計算を実行したい人は、クラウド上で、どこか別の場所にある量子サーバーにリモートアクセスして計算を行う必要があるでしょう。新しい二重盲検暗号方式は、これらの計算の秘匿性を確保します。この方式は、量子力学の不確実性と特異性を二重の利点として利用します。
あなたが開発者で、量子コンピュータで実行したいコードを持っていると想像してみてください。そして、量子コンピュータメーカーがあなたのコードを実行できると言っています。しかし、両者は信頼できません。開発者であるあなたは、コンピュータメーカーに素晴らしいコードを盗用されたくありませんし、コンピュータメーカーも、あなたに画期的なマシンを覗き見されたくありません。この新しいシステムは、両者の期待に応えます。
ウィーン大学量子科学技術センターのステファニー・バルツ氏とその同僚は、ブラインドコンピューティング技術の実験デモンストレーションを準備し、2つのよく知られた量子コンピューティングアルゴリズムでテストしました。
仕組みは以下のとおりです。開発者であるあなたは、量子ビット（この場合は、あなただけが知っている極性（垂直または水平）を持つ光子）をいくつか用意します。そして、それらをリモートの量子サーバーに送信します。コンピューターは量子もつれゲートを用いて、これらの量子ビットをさらに多くの量子ビットと絡み合わせます。ただし、コンピューターは量子もつれ状態の性質を知ることはできず、それらが実際にもつれていることだけを知ります。サーバーは量子もつれ状態を「盲目」にしており、サーバーにアクセスする人も同様に盲目になります。
コンピューターが量子ビットを盗聴し、その量子もつれ状態を観測して、そこに込められた情報を抽出しようとしたと想像してみてください。量子力学の法則を使えば、その違いはすぐに分かります。猫は、あなたが死んでいるか生きているか確認するまでは、死んでいるようにも生きているようにも見えます。そして、確認した時点で、どちらか一方になってしまいます。光子が特定の状態にあるなら、監視されていると分かります。
量子ビットの話に戻りましょう。実際の情報処理は、量子ビットの一連の測定によって行われます。これらの測定は、各量子ビットの特定の状態（これもまた、あなただけが知っています）に基づいて、あなたが指示します。量子サーバーが測定を実行し、結果をあなたに報告します。これは測定に基づく量子計算と呼ばれます。そして、あなたは量子ビットの初期状態に関する知識に基づいて、結果を解釈することができます。コンピューター、あるいはあらゆる傍受装置にとって、このすべてが完全にランダムに見えます。
測定が行われた量子もつれ状態が分かれば、サーバーが本当に量子コンピュータであるかどうかを確信できます。そして、アルゴリズム、入力、さらには出力さえも開示する必要はありません。研究者たちは、本日Science誌オンライン版に掲載された論文の中で、この技術は完全に安全であると記しています。
ブラインド量子計算は、素数の逆因数分解などの手法に依存する従来のブラインド計算よりも安全であると、この発見を説明するパースペクティブ記事を執筆したオックスフォード大学の研究者、ヴラトコ・ヴェドラル氏は述べた。
「二重盲目性は、古典物理学のように計算タスクの想定された困難さではなく、量子物理学の法則によって保証されている」とヴェドラルは書いている。
ウィーンのチームは、彼らのシミュレーションは将来のクラウドベースの量子コンピューティングネットワークにとって潜在的に有用な技術であると主張している。
「私たちの実験は、クライアントの計算全体が隠されたままのクライアントサーバー環境における無条件に安全な量子コンピューティングに向けた一歩であり、これは古典世界では実現可能とは知られていない機能です」と彼らは書いている。
