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取代那些量子计算机可能破解的方法

来源:常州市车辆配件有限公司 时间:2018-10-12 09:45

  在研究生二年级的时候,厄米拉被这个问题迷住了,其中的原因连她自己都不完全明白。在随后的几年里,她尝试了一种又一种方法。她说:“有很多次,我觉得自己做着正确的事情,但是接着就出错了,有时很快,有时过了一年才出现。”
 
  但是,厄米拉拒绝放弃。她表现出了瓦齐拉尼从未见过的持久的决心,瓦齐拉尼说:“从这个意义上说,厄米拉绝对是与众不同的。”
 
  现在,经过八年的研究生学习,厄米拉终于成功了!她提出了一种交互式协议,通过这种协议,没有量子计算能力的用户也可以使用经典的密码学让量子计算机做任何他们想做的事情,并确信量子计算机正在遵循他们的命令,就像是牵着马具任意驰骋一样。瓦齐拉尼说,厄米拉·马哈德夫的方法给用户提供了“让计算机无法摆脱的手段“。
 
  厄米拉·马哈德夫提出的协议。厄米拉·马哈德夫提出的协议。
 
  阿伦森说,一个研究生能够独自完成这样一个任务”非常令人震惊“。
 
  厄米拉现在是伯克利大学的博士后研究员。近日,她在计算机科学基金会的年度研讨会——理论计算机领域最大型的会议之一——上提交了自己的方案。她的作品获得了这次会议的”最佳论文“和”最佳学生论文“奖,这对一位理论计算机科学家来说是罕见的荣誉。
 
  加州理工学院的计算机科学家托马斯·维迪克(Thomas Vidick)过去曾与厄米拉合作过,他在博客文章中写道,厄米拉·马哈德夫的研究成果是”近年来量子计算和理论计算机科学的交叉处出现的最杰出的思想之一“。
 
  量子计算领域的研究人员之所以兴奋,不仅是因为厄米拉的协议能够解决问题,还因为她为解决这个问题所采取的全新方法。维迪克写道,在量子计算领域使用经典的密码学真的是非常新颖的想法,”我希望,在这些想法的基础上,会继续产生更多成果。“
 
        维迪克写道,本质上,计算机要测量的量子比特被“设置为密码石”。正因为如此,如果测量结果看起来像是一个正确的证明,验证设备就能确信它们真的是。“真是个好主意!每一次厄米拉解释它的时候,我都惊呆了。”
 
  量子计算机不能破解的密码?
 
  厄米拉·马哈德夫的验证协议,连同随机数生成器和盲加密方法,都取决于量子计算机不能破解 LWE 的假设。目前,LWE 被广泛认为是后量子密码学的优先候选对象,而且,它或许很快会被美国国家标准与技术研究所(NIST)采用作为其新的加密标准,取代那些量子计算机可能破解的方法。
 
  戈特斯曼警告说,这并不能确保这种加密方法真的能抵御量子计算机,“但是到目前为止,这种方法是可靠的,还没有人找到证据,证明这种方法有可能被破解。”
 
  维迪克写道,无论如何,协议对 LWE 的依赖给厄米拉的作品带来了双赢的意味。量子计算机可能欺骗协议的唯一方法是,量子计算领域的某个人找到了破解 LWE 的方法,而这本身将会是一项了不起的成就。
 
  厄米拉·马哈德夫的协议不太可能在不久的将来就在真正的量子计算机上实现。目前,这个协议需要太多的计算能力,因而不太有实用性。但在未来几年,随着量子计算机越来越大,以及研究人员对协议进行简化,情况可能会改变。
 
  阿伦森说,厄米拉的协议可能在未来五年内都没有可行性,但是,“在假想世界里也不是完全不可行。如果一切顺利,在量子计算机演化的下一个阶段,就可以开始思考这个问题。“
 
  考虑到这个领域现在的发展速度有多快,这个阶段可能会更早到来。维迪克说,毕竟,就在五年前,研究人员还认为量子计算机要想解决经典计算机无法解决的任意问题还需要很多年。现在,人们认为这将在一两年内发生。
 
  至于厄米拉,解决了自己最喜欢的问题让她有点茫然。她希望自己能明白,是什么让这个问题适合自己去研究。“我现在必须找到一个新问题,所以很希望能知道这个答案。”
 
  然而,理论计算机科学家更多地是将厄米拉·马哈德夫统一量子计算与密码学一事视为对那些丰富多彩的思想脉络的初步探索,而不是故事的结束。厄米拉·马哈德夫(Urmila Mahadev)花了八年时间在研究生院解决了量子计算领域最基本的问题之一:怎么知道量子计算机是否做了量子计算呢?
 
  2017 年春天,厄米拉发现自己处于大多数研究生都会认为相当不错的一个位置。她刚刚解决了量子计算领域的一个主要问题。量子计算是研究计算机的科学,它从量子物理学的奇怪定律中获得强大的计算力。
 
  德州大学奥斯汀分校的计算机科学家斯科特·阿伦森(Scott Aaronson)认为,厄米拉·马哈德夫关于“盲计算”的新成果与她之前的论文结合起来,显然让她成为“一颗冉冉升起的新星”。
 
  当时 28 岁的厄米拉已经在加州大学伯克利分校读了七年研究生——远远超过了大多数学生迫切想要毕业的阶段。现在,正如她的博士导师乌曼什·瓦齐拉尼(Umesh Vazirani)所说的,她终于有了一篇“非常漂亮的博士论文”。
 
  但是那一年,厄米拉并没有毕业,她甚至没有考虑要毕业,因为事情还没有完成呢。



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