研究人员已经开发出一种新的通信模式，可以让他们通过互联网安全地将个人电脑与量子计算机连接起来。
这项技术被称为“盲量子计算”，它使用光纤电缆将量子计算机与光子探测设备连接起来，并使用量子存储器——相当于量子计算机的传统计算存储器。该设备直接连接到个人电脑，然后可以远程对量子计算机执行操作。4月10日发表在《物理评论快报》上的一项新研究概述了这些细节。
量子计算机提供了远远超过传统计算机的潜在处理能力。但它们也非常脆弱，需要冷却到接近绝对零度，以防止外部干扰量子态。传统的计算机可以通过互联网连接到服务器来存储信息和获取处理能力。然而，信息被截获的风险始终存在。
一些公司通过云提供量子计算服务，包括IBM和亚马逊网络服务(AWS)，尽管科学家们认为这些服务并不是100%安全或可扩展的。然而，使用这种新方法将个人电脑连接到量子计算机上，可以为用户提供一种远程运行计算的方法，同时保持结构隐藏，同时通过嵌入隐藏测试来验证计算。
研究中的量子计算机使用了一种称为离子阱的电子设备。利用电势，钙和锶的单电荷离子(量子计算机中的量子位)被陷阱内的电动力场捕获，然后冷却以控制原子的电子状态并防止它们逃逸。光子——在量子计算机和远程计算机之间建立了联系——通过一个大的物镜聚焦到光纤中，然后传输给用户。
在盲量子计算中，用户通过互联网连接到量子计算机，使用光子探测和重新配置设备来控制量子计算机的量子位。因此，输入、算法和输出对量子计算机有效地隐藏起来。
“由于服务器不知道它正在处理的数据，这意味着我们可以使用我们已经知道结果的算法在量子计算机上运行测试，”该研究的主要作者、牛津大学博士后研究助理彼得·德莫塔(Peter Drmota)告诉Live Science。“如果我们将这些测试轮与我们的实际算法结合起来，我们就可以确信实际计算也会返回有效的结果。”
远程计算机和量子计算机在整个计算过程中不断交换信息。因此，由于持续通信，量子存储器存储光子态的时间比以前要求的更长。个人电脑和量子计算机之间的传输也使用一次性pad加密进行加密，这是一种高度安全的加密形式。
“流量分布在整个计算过程中，但这也带来了挑战，我们是第一个在实验中解决这个问题的人，”Drmota说。“由于通信需要时间，我们需要比以前更长的时间存储量子存储器。在我们的实验中，我们的相干时间(量子位保持存活且不损坏的时间)长达10秒。”
这也保证了通过互联网进行通信的高度安全的方法。在量子计算中，任何复制或拦截数据的尝试都会被检测到，因为任何观察都会导致量子波函数崩溃并改变亚原子粒子的底层线状态。因此，如果服务器试图查看发生了什么，那么数据就会损坏。
科学家们补充说，他们的方法具有高度可扩展性，不像以前基于没有量子存储器的光子平台的实验，因为系统被配置为避免信息丢失。然而，扩展还需要向系统中添加额外的量子比特，并控制错误率。尽管这增加了挑战，但这种改进将在量子计算机端进行，而不需要远程用户进行任何更改。
盲量子计算可能会商业化。要实现与量子计算机的安全连接，所需要的只是将光子偏振测量装置插入计算机，再加上高保真光子链路——比如光纤电缆。
