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Você poderá confiar em um computador quântico mesmo via internet

Você poderá confiar em um computador quântico mesmo via internet
Pode ser possível controlar um computador quântico através da internet sem revelar seu programa ou seus dados, graças às muitas maneiras possíveis com que a informação pode fluir pelos qubits.[Imagem: Timothy Yeo/CQT National University of Singapore]

Programa e dados seguros

O cenário é o seguinte: Você tem dados confidenciais e um problema que apenas um computador quântico pode resolver. Você não possui um computador quântico, mas pode comprar tempo em um. Mas você não quer compartilhar seus segredos. O que você pode fazer?

Os teóricos da computação quântica até agora concordavam que você não poderia fazer nada - além, é claro, de abrir mão dos seus segredos ou comprar seu próprio computador quântico.

Atul Mantri e seus colegas de Cingapura e da Austrália, contudo, acabam de demonstrar que existe sim uma maneira de usar um computador quântico de forma segura, mesmo pela internet. A técnica pode ocultar não apenas seus dados, mas também seus programas, do próprio computador, de forma que nem mesmo o dono do computador conseguirá ver o que você esteve fazendo.

"Nós estamos estudando o que é possível se você é alguém que apenas interage com um computador quântico através da internet do seu laptop. Descobrimos que é possível ocultar algumas computações interessantes," disse Joseph Fitzsimons, que liderou o trabalho.

Criptografia por medição

Os computadores quânticos funcionam processando bits de informações armazenados em estados quânticos. Ao contrário dos bits binários, cada um 0 ou 1, os qubits podem estar em superposições de 0 e 1 e também podem ser entrelaçados - ou emaranhados -, o que se acredita ser crucial para o poder de processamento dos computadores quânticos.

A equipe bolou um esquema no qual o computador quântico é preparado colocando-se todos os seus qubits em um tipo especial de estado emaranhado. Em seguida, a computação é realizada medindo-se os qubits um a um. Para isso, o usuário fornece instruções passo a passo para cada medição, o que significa que cada etapa do algoritmo codifica os dados de entrada e o próprio programa.

Assim, o computador quântico não fica sabendo quais passos da sequência de medição fazem o quê. O computador quântico não pode dizer quais qubits foram utilizados para as entradas, quais foram utilizados para operações e quais representam os resultados.

Computador quântico pela internet

Embora o proprietário do computador quântico possa tentar fazer uma engenharia reversa da sequência de medições realizadas, a ambiguidade sobre o papel de cada etapa leva a muitas interpretações possíveis sobre qual cálculo foi feito. O verdadeiro cálculo está escondido entre muitos, como uma agulha em um palheiro.

O conjunto de interpretações cresce rapidamente com o número de qubits do computador. "O conjunto de todas as computações possíveis é exponencialmente grande - essa é uma das coisas que provamos em nosso artigo - e, portanto, a chance de adivinhar a computação real é exponencialmente pequena," disse Fitzsimons.

"É extremamente emocionante. Você pode usar essa característica única do modelo de computação quântica baseado em medição - a forma como a informação flui através do estado - como uma ferramenta de criptografia para ocultar informações do servidor," disse Tommaso Demarie, outro membro da equipe.

Mas ainda há um senão na teoria: os cálculos significativos podem ser tão raros que a adivinhação poderia ser facilitada.

A equipe concorda que este é um argumento válido, e por isso eles vão se debruçar sobre essa possibilidade a seguir.

Vale lembrar que já existem computadores quânticos acessíveis pela internet e que, muito provavelmente, esta será a forma principal de acesso a essas máquinas, ao menos a médio prazo, dando ao trabalho um aspecto eminentemente prático.

Bibliografia:

Flow Ambiguity: A Path Towards Classically Driven Blind Quantum Computation
Atul Mantri, Tommaso F. Demarie, Nicolas C. Menicucci, Joseph F. Fitzsimons
Physical Review X
Vol.: 7, 031004
DOI: 10.1103/PhysRevX.7.031004




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