Os computadores quânticos prometem não apenas superar as máquinas clássicas em certas tarefas importantes, mas também para manter a privacidade do processamento de dados. A delegação segura de cálculos tem sido uma questão cada vez mais importante desde a possibilidade de utilização de computação em nuvem e redes em nuvem. De particular interesse é a capacidade de explorar a tecnologia quântica que permite segurança incondicional, o que significa que nenhuma suposição sobre o poder computacional de um adversário em potencial precisa ser feita.

Diferentes protocolos quânticos foram propostos, todos os quais fazem compensações entre o desempenho computacional, segurança, e recursos. Protocolos clássicos, por exemplo, são limitados a cálculos triviais ou são restritos em sua segurança. Em contraste, criptografia quântica homomórfica é um dos esquemas mais promissores para computação delegada segura. Aqui, os dados do cliente são criptografados de forma que o servidor possa processá-los, embora não possa descriptografá-los. Além disso, oposto a outros protocolos, o cliente e o servidor não precisam se comunicar durante a computação, o que aumenta drasticamente o desempenho e a praticidade do protocolo.

Em uma colaboração internacional liderada pelo Prof. Philip Walther da Universidade de Viena, cientistas da Áustria, Cingapura e Itália se uniram para implementar um novo protocolo de computação quântica onde o cliente tem a opção de criptografar seus dados de entrada para que o computador não possa aprender nada sobre eles, ainda pode realizar o cálculo. Após o cálculo, o cliente pode então descriptografar os dados de saída novamente para ler o resultado do cálculo. Para a demonstração experimental, a equipe usou luz quântica, que consiste em fótons individuais, para implementar esta chamada criptografia quântica homomórfica em um processo de 'caminhada quântica'. Caminhadas quânticas são exemplos interessantes de computação quântica para fins especiais porque são difíceis para computadores clássicos, considerando que é viável para fótons únicos.

Ao combinar uma plataforma fotônica integrada construída na Universidade Politécnica de Milão, juntamente com uma nova proposta teórica desenvolvida na Universidade de Tecnologia e Design de Cingapura, Cientista da Universidade de Viena demonstrou a segurança dos dados criptografados e investigou o comportamento aumentando a complexidade dos cálculos.

A equipe conseguiu mostrar que a segurança dos dados criptografados melhora quanto maior se torna a dimensão do cálculo da caminhada quântica. Além disso, trabalhos teóricos recentes indicam que experimentos futuros aproveitando vários graus de liberdade fotônicos também contribuiriam para uma melhoria na segurança dos dados; pode-se antecipar mais otimizações no futuro. "Nossos resultados indicam que o nível de segurança melhora ainda mais, ao aumentar o número de fótons que transportam os dados, "diz Philip Walther e conclui" isso é empolgante e prevemos novos desenvolvimentos de computação quântica segura no futuro. "

O estudo é publicado em npj Quantum Information .