Sécuriser les calculs quantiques à l'ère du NISQ.

Résumé Les récentes réalisations expérimentales suscitent un intérêt croissant de la part des entreprises qui commencent à ressentir les limites du calcul classique. Cependant, à la lumière des scandales actuels liés à la protection de la vie privée, la disponibilité future de l'informatique quantique par le biais de serveurs accessibles à distance pose des problèmes particuliers : Les clients aux capacités limitées par le calcul quantique veulent que leurs données et leurs algorithmes restent cachés, tout en étant capables de vérifier que leurs calculs sont effectués correctement. La recherche sur la délégation aveugle et vérifiable de l'informatique quantique tente de répondre à cette question. Toutefois, les techniques disponibles souffrent non seulement de frais généraux élevés, mais aussi d'une sensibilité excessive : Lorsqu'elles fonctionnent sur des dispositifs bruyants, les imperfections déclenchent les mêmes mécanismes de détection que les attaques malveillantes, ce qui entraîne l'interruption perpétuelle des calculs. Par conséquent, alors que les ordinateurs quantiques malveillants sont rendus inoffensifs par des protocoles aveugles et vérifiables, le bruit inhérent limite sévèrement leur utilisation. Nous abordons ce problème avec un schéma efficace, robuste, aveugle et vérifiable pour déléguer des calculs quantiques déterministes avec des entrées et des sorties classiques. Nous montrons que : 1) un serveur malveillant peut tricher au maximum avec une probabilité de succès exponentiellement petite. 2) en cas de bruit suffisamment petit, le protocole réussit avec une probabilité exponentiellement proche de 1. 3) l'overhead est à peine un nombre polynomial de répétitions du calcul initial intercalé avec des exécutions de test exigeant les mêmes ressources physiques en termes de mémoire et de portes. 4) la quantité de bruit tolérable, mesurée par la probabilité d'échouer à un essai, peut atteindre 25 % pour certains calculs et sera généralement limitée à 12,5 % lors de l'utilisation d'un état de ressources de graphe planaire. Les points clés sont que la sécurité peut être assurée sans graphe de calcul universel et que, dans notre cadre, la tolérance totale aux pannes n'est pas nécessaire pour amplifier le niveau de confiance de façon exponentielle près de 1.