La aleatoriedad certificada con un procesador cuántico de iones atrapados

Área de la Ciencia:

• Ciencia de la información cuántica
• Seguridad computacional
• Hardware de computación cuántica

Sus antecedentes:

• Las computadoras cuánticas ofrecen capacidades más allá de los sistemas clásicos, pero las aplicaciones prácticas son desafiantes.
• La generación de bits aleatorios certificados con entropía garantizada es crucial para aplicaciones seguras, pero clásicamente imposible.
• Los dispositivos cuánticos remotos no confiables presentan un desafío para la computación verificable.

Objetivo del estudio:

• Para demostrar la generación de bits aleatorios certificados usando una computadora cuántica de iones atrapados.
• Para aprovechar la dureza clásica del muestreo aleatorio de circuitos para la seguridad.
• Para permitir la verificación de la aleatoriedad generada por un servidor cuántico no confiable.

Principales métodos:

• Utilizó el Quantinuum H2-1 de 56 qubits de computadora cuántica con iones atrapados.
• Desarrolló un protocolo donde un cliente envía circuitos cuánticos a un servidor remoto para su ejecución.
• Se empleó la verificación clásica de los resultados del servidor contra los supuestos de dureza cuántica.
• Analizó la seguridad contra adversarios a corto plazo.

Principales resultados:

• Generado con éxito bits aleatorios certificados a través de Internet.
• Certificado 71,313 bits de entropía bajo suposiciones adversarias restringidas.
• Se ha logrado un alto rendimiento de verificación clásica (1,1 × 10^18 FLOPS).

Conclusiones:

• Demostró un método viable para generar bits aleatorios certificados utilizando el hardware cuántico actual.
• Este trabajo representa un paso hacia las aplicaciones prácticas de los ordenadores cuánticos a corto plazo.
• El protocolo muestra potencial para la generación segura de aleatoriedad en escenarios de computación cuántica distribuidos.