Novos avanços prometem computação quântica segura em casa

O processo permite que um usuário remoto (direita) acesse um computador quântico na nuvem (esquerda) com total segurança. Por Helene Hainzer. Copyright Física da Universidade de Oxford. Crédito:Helene Hainzer. Física da Universidade de Oxford.

Todo o poder da computação quântica da próxima geração poderá em breve ser aproveitado por milhões de indivíduos e empresas, graças a um avanço realizado por cientistas da Universidade de Física de Oxford, garantindo segurança e privacidade. Este avanço promete desbloquear o potencial transformador da computação quântica baseada em nuvem e é detalhado em um novo estudo publicado na Physical Review Letters . O artigo é intitulado "Computação quântica cega verificável com íons presos e fótons únicos".

A computação quântica está a desenvolver-se rapidamente, abrindo caminho para novas aplicações que poderão transformar serviços em muitas áreas, como cuidados de saúde e serviços financeiros. Funciona de uma maneira fundamentalmente diferente da computação convencional e é potencialmente muito mais poderoso. No entanto, atualmente requer condições controladas para permanecer estável e existem preocupações em torno da autenticidade dos dados e da eficácia dos atuais sistemas de segurança e encriptação.

Vários fornecedores líderes de serviços baseados em nuvem, como Google, Amazon e IBM, já oferecem separadamente alguns elementos de computação quântica. Proteger a privacidade e a segurança dos dados dos clientes é um precursor vital para aumentar e expandir a sua utilização e para o desenvolvimento de novas aplicações à medida que a tecnologia avança. O novo estudo realizado por pesquisadores da Oxford University Physics aborda esses desafios.

“Mostramos pela primeira vez que a computação quântica na nuvem pode ser acessada de forma escalável e prática, o que também proporcionará às pessoas total segurança e privacidade dos dados, além da capacidade de verificar sua autenticidade”, disse o professor David Lucas, que co-dirige a equipe de pesquisa de Física da Universidade de Oxford e é cientista-chefe do Centro de Computação e Simulação Quântica do Reino Unido, liderado pela Física da Universidade de Oxford.

Experimentos em computação quântica nas instalações de Beecroft, Oxford University Physics. Crédito:David Nadlinger, Física da Universidade de Oxford

No novo estudo, os pesquisadores usam uma abordagem chamada “computação quântica cega”, que conecta duas entidades de computação quântica totalmente separadas – potencialmente um indivíduo em casa ou em um escritório acessando um servidor em nuvem – de uma forma completamente segura. É importante ressaltar que seus novos métodos poderiam ser ampliados para grandes cálculos quânticos.

"Usando a computação quântica cega, os clientes podem acessar computadores quânticos remotos para processar dados confidenciais com algoritmos secretos e até mesmo verificar se os resultados estão corretos, sem revelar qualquer informação útil. Perceber esse conceito é um grande passo em frente tanto na computação quântica quanto na manutenção de nossas informações seguras online", disse o líder do estudo, Dr. Peter Drmota, da Universidade de Física de Oxford.

Os pesquisadores criaram um sistema que compreende um link de rede de fibra entre um servidor de computação quântica e um dispositivo simples que detecta fótons, ou partículas de luz, em um computador independente que acessa remotamente seus serviços em nuvem. Isso permite a chamada computação quântica cega em uma rede.

Cada cálculo incorre em uma correção que deve ser aplicada a todos os que se seguem e necessita de informações em tempo real para cumprir o algoritmo. Os pesquisadores usaram uma combinação única de memória quântica e fótons para conseguir isso.

Peter Drmota, autor do novo estudo que liderou os experimentos sobre computação quântica cega na Universidade de Física de Oxford. Crédito:Martin Small

“Nunca na história as questões relacionadas à privacidade de dados e códigos foram debatidas com mais urgência do que na era atual da computação em nuvem e da inteligência artificial”, disse o professor David Lucas. “À medida que os computadores quânticos se tornam mais capazes, as pessoas procurarão usá-los com total segurança e privacidade nas redes, e nossos novos resultados marcam uma mudança radical na capacidade nesse aspecto”.

Os resultados poderão, em última análise, levar ao desenvolvimento comercial de dispositivos para ligar a computadores portáteis, para proteger os dados quando as pessoas utilizam serviços de computação quântica em nuvem.

Pesquisadores que exploram computação e tecnologias quânticas na Universidade de Física de Oxford têm acesso às instalações do laboratório Beecroft de última geração, especialmente construídas para criar condições estáveis e seguras, incluindo a eliminação de vibrações.

Mais informações: P. Drmota et al, Verifiable Blind Quantum Computing with Trapped Ions and Single Photons, Physical Review Letters (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.150604
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