In the quantum computation verification problem, a quantum server wants to convince a client that the output of evaluating a quantum circuit $C$ is some result that it claims. This problem is considered very important both theoretically and practically in quantum computation [arXiv:1709.06984], [arXiv:1704.04487], [arXiv:1209.0449]. The client is considered to be limited in computational power, and one desirable property is that the client can be completely classical, which leads to the classical verification of quantum computation (CVQC) problem. In terms of the total time complexity, the fastest single-server CVQC protocol so far has complexity $O(poly(\kappa)|C|^3)$ where $|C|$ is the size of the circuit to be verified and $\kappa$ is the security parameter, given by Mahadev [arXiv:1804.01082]. In this work, by developing new techniques, we give a new CVQC protocol with complexity $O(poly(\kappa)|C|)$, which is significantly faster than existing protocols. Our protocol is secure in the quantum random oracle model [arXiv:1008.0931] assuming the existence of noisy trapdoor claw-free functions [arXiv:1804.00640], which are both extensively used assumptions in quantum cryptography. Along the way, we also give a new classical channel remote state preparation protocol for states in $\{|+_\theta\rangle=\frac{1}{\sqrt{2}}(|0\rangle+e^{i\theta\pi/4}|1\rangle):\theta\in \{0,1\cdots 7\}\}$, another basic primitive in quantum cryptography. Our protocol allows for parallel verifiable preparation of $L$ independently random states in this form (up to a constant overall error and a possibly unbounded server-side simulator), and runs in only $O(poly(\kappa)L)$ time and constant rounds; for comparison, existing works (even for possibly simpler state families) all require very large or unestimated time and round complexities [arXiv:1904.06320][arXiv:1904.06303][arXiv:2201.13445][arXiv:2201.13430].


翻译:在量子计算验证问题中,量子服务器希望使客户端相信其对量子电路 $C$ 的求值输出是其所声称的结果。该问题在量子计算的理论和实践中均被认为非常重要[arXiv:1709.06984]、[arXiv:1704.04487]、[arXiv:1209.0449]。客户端通常被认为计算能力有限,而一个理想的性质是客户端可以是完全经典的,这引出了量子计算的经典验证(CVQC)问题。在总时间复杂度方面,迄今为止最快的单服务器CVQC协议复杂度为 $O(poly(\kappa)|C|^3)$,其中 $|C|$ 是待验证电路的规模,$\kappa$ 是安全参数,由Mahadev提出[arXiv:1804.01082]。在本工作中,通过发展新技术,我们提出了一个复杂度为 $O(poly(\kappa)|C|)$ 的新CVQC协议,其速度显著快于现有协议。我们的协议在量子随机预言机模型[arXiv:1008.0931]下是安全的,前提是假设存在噪声陷门无爪函数[arXiv:1804.00640],这两者在量子密码学中均为广泛使用的假设。在此过程中,我们还针对 $\{|+_\theta\rangle=\frac{1}{\sqrt{2}}(|0\rangle+e^{i\theta\pi/4}|1\rangle):\theta\in \{0,1\cdots 7\}\}$ 中的态,提出了一种新的经典信道远程态制备协议,这是量子密码学中的另一个基本原语。我们的协议允许以可验证的方式并行制备 $L$ 个这种形式的独立随机态(达到一个恒定的整体误差和一个可能无界的服务器端模拟器),并且仅需 $O(poly(\kappa)L)$ 时间和常数轮次;作为对比,现有工作(即使是针对可能更简单的态族)均需要非常大或无法估计的时间和轮次复杂度[arXiv:1904.06320][arXiv:1904.06303][arXiv:2201.13445][arXiv:2201.13430]。

0
下载
关闭预览

相关内容

量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。对照于传统的通用计算机,其理论模型是通用图灵机;通用的量子计算机,其理论模型是用量子力学规律重新诠释的通用图灵机。从可计算的问题来看,量子计算机只能解决传统计算机所能解决的问题,但是从计算的效率上,由于量子力学叠加性的存在,目前某些已知的量子算法在处理问题时速度要快于传统的通用计算机。

知识荟萃

精品入门和进阶教程、论文和代码整理等

更多

查看相关VIP内容、论文、资讯等
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年7月16日
Arxiv
43+阅读 · 2024年1月25日
Arxiv
14+阅读 · 2021年11月27日
VIP会员
最新内容
2025年大语言模型进展报告
专知会员服务
1+阅读 · 今天13:30
多智能体协作机制
专知会员服务
1+阅读 · 今天13:26
非对称优势:美海军开发低成本反无人机技术
专知会员服务
4+阅读 · 今天4:39
《美战争部小企业创新研究(SBIR)计划》
专知会员服务
6+阅读 · 今天2:48
《军事模拟:将军事条令与目标融入AI智能体》
专知会员服务
9+阅读 · 今天2:43
【NTU博士论文】3D人体动作生成
专知会员服务
7+阅读 · 4月24日
以色列军事技术对美国军力发展的持续性赋能
专知会员服务
8+阅读 · 4月24日
《深度强化学习在兵棋推演中的应用》40页报告
专知会员服务
14+阅读 · 4月24日
《多域作战面临复杂现实》
专知会员服务
10+阅读 · 4月24日
《印度的多域作战:条令与能力发展》报告
专知会员服务
5+阅读 · 4月24日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员