صنيفيل ، كاليفورنيا - 26 أكتوبر 2022 - أعلنت NTT Research أن عالِمًا من مختبر التشفير وأمن المعلومات (CIS) وزميل من مختبرات NTT للمعلومات الاجتماعية كتب (SIL) ورقة رائدة حول الميزة الكمومية. تم اختيار الورقة لتقديمها في ندوة IEEE السنوية حول أسس علوم الكمبيوتر (FOCS) ، والتي تنعقد في الفترة من 31 أكتوبر إلى نوفمبر. 3 في دنفر.
المؤلفون المشاركون للورقة بعنوان "ميزة كمية يمكن التحقق منها بدون بنية، "الدكتور تاكاشي ياماكاوا ، الباحث المتميز في NTT SIL والدكتور مارك زاندري ، كبير العلماء في أبحاث NTT مختبر CIS. تم إنجاز العمل جزئيًا في جامعة برينستون ، حيث كان الدكتور ياماكاوا باحثًا زائرًا للدكتور زاندري يعمل أيضًا كأستاذ مساعد في علوم الكمبيوتر.
يتعلق موضوع الميزة الكمومية (أو تسريع الكم) بأنواع المشاكل التي يمكن أن تحلها أجهزة الكمبيوتر الكمومية بشكل أسرع من أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية أو غير الكمومية ومدى سرعتها. يتم وصف المشكلات المعنية بشكل عام بأنها فئة غير حتمية متعددة الحدود (NP). إلى أي مدى يمكن أن تختلف الميزة إلى حد كبير. قد يكون الكمبيوتر الكمومي قادرًا على حل مشكلة معينة في دقيقة أو ثانية يستغرقها جهاز كمبيوتر تقليدي أسبوعًا ، أو ربما وقتًا أسيًا لا يمكن فهمه. في هذه الورقة ، تناول المؤلفون التحدي المتمثل في التحقق من هذا التفوق ، والقيام بذلك بكفاءة. حتى الآن ، تضمنت مظاهر الميزة الكمية "بنية" كبيرة ، أو اتصالات ذهابًا وإيابًا بين طرفين أو أكثر. يتمثل الاختراق الذي حققته ورقة Yamakawa و Zhandry في إظهار مشكلة صعبة NP حيث يكون التحقق ممكنًا بدون بنية.
قال دكتور سكوت آرونسون ، أستاذ علوم الكمبيوتر بجامعة تكساس ، الذي علق على نسخة مبكرة من الورقة خلال ورشة عمل في 13 يونيو 2022 ، في معهد سيمونز لنظرية الحوسبة. من خلال طلب أوراكل عشوائي ، أي الصندوق الأسود النظري الذي يولد ردودًا عشوائية لكل استعلام ، بنى ياماكاوا وزاندري مشكلتهم على افتراضات حسابية غير منظمة. على هذا النحو ، فإن مشكلتهم تتماشى بشكل وثيق مع الوظائف أحادية الاتجاه بدلاً من الوظائف المنظمة ، مثل تلك الموجودة في تشفير المفتاح العام. هذا المحاذاة أحادية الاتجاه تسهل التحقق الفعال.
قال Kazuhiro Gomi: "من المثير أن نرى خبراء التشفير المنتسبين إلى NTT يتعاونون في البحث الذي يستحق مرة أخرى تسمية" الاختراق "، لا سيما في الورقة التي تثري فهمنا للحوسبة الكمومية ، وهي مجال آخر من مجالات التركيز بالنسبة لنا في NTT Research". ، رئيس NTT Research والرئيس التنفيذي. "تهانينا وأطيب التمنيات لجميع المشاركين في هذا المؤتمر المرموق IEEE."
كانت مشكلة بحث NP التي ابتكرها Yamakawa و Zhandry عبارة عن مشكلة ثنائية في واحد تستلزم إيجاد 1) سلسلة رمز n وهي كلمة رمزية لرمز تصحيح خطأ معين ، و 2) سلسلة رمز n حيث يتم تعيين الرمز إلى الصفر تحت الوسم العشوائي. كل مشكلة على حدة سهلة. لكن العثور على سلسلة واحدة من الرموز تكون كلمة مرور وخرائط للصفر أصعب بكثير ، على الأقل من الناحية الكلاسيكية. قال الدكتور زاندري: "إذا كنت كمًا ، فيمكنك حل هذا في وقت متعدد الحدود ، ولكن إذا كنت كلاسيكيًا ، على الأقل إذا كنت في نموذج الصندوق الأسود هذا ، فأنت بحاجة إلى وقت أسي." من ناحية أخرى ، بالنظر إلى حل محتمل ، من السهل التحقق منه عن طريق التحقق من أنه يحل كل من المشكلتين بشكل منفصل. لاحظ أنه ، كما يليق بورقة FOCS ، فإن هذا العمل أساسي أو أساسي. كما أشير في حديث د. آرونسون في معهد سيمونز (تمت مناقشته في بحث NTT هذا المادة بلوق) ، فإن حجة Yamakawa-Zhandry التي تقع في فئة من التعجيلات يمكن التحقق منها بسهولة رياضيًا ، ولكن لا يتم إثباتها عمليًا بواسطة كمبيوتر كمي حقيقي في أي وقت قريب. بالإضافة إلى مخطط التحقق الرائد ، تشير الورقة أيضًا إلى شيء جديد يتعلق بمدى التسريع الكمي.
"قبل عملنا ، لدينا أمثلة على الميزة الكمية لمشكلات NP ، مثل التحليل أو ، في إعدادات الصندوق الأسود ، اكتشاف الفترة. ولكن اتضح أن الخوارزمية الكمومية الكامنة وراء كل هذه الأمثلة كانت أساسًا عبارة عن اكتشاف زمني - على الرغم من أن إظهار كيفية تطبيق اكتشاف الفترة على هذه الأمثلة غالبًا ما كان غير تافه ، "قال الدكتور زاندري. تظهر ورقتنا أن هناك حالة ثانية على الأقل. يمكنك تفسير ذلك بتفاؤل كقولك أن هناك أملًا في أن تكون الميزة الكمية أكثر انتشارًا مما كنا نعتقد سابقًا ".
برعاية اللجنة الفنية لجمعية IEEE Computer Society حول الأسس الرياضية للحوسبة (TCMF) ، يعد FOCS مؤتمرًا رائدًا في مجال علوم الكمبيوتر النظرية. أدرجت الدعوة لتقديم أوراق لـ FOCS 2022 ، التجمع السنوي الثالث والستون من هذا القبيل ، الحوسبة الكمومية كواحدة من 63 مجالًا عامًا من مجالات الاهتمام. من المقرر تقديم ورقة Yamakawa-Zhandry في 17 أكتوبر 31 ، الساعة 2022:10 صباحًا بتوقيت جرينتش. لمعرفة المزيد حول هذا الحدث والتسجيل فيه ، قم بزيارة فوكس 2022 موقع الكتروني.
