科学家刚刚破解了量子霸权背后的密码学代码

当量子计算机能够解决当前技术无法解决的问题时，这被称为量子优势。然而，这种优势并非在所有计算中都能保证存在，这引发了关于量子优势存在条件的基本问题。尽管先前的研究提出了量子优势的各种充分条件，但这些条件的必要性仍不清楚。

受此不确定性启发，京都大学的一个研究团队致力于理解量子优势的充要条件，采用了一种结合量子计算技术与安全编码信息的科学——密码学的方法。

具体而言，该团队专注于称为低效验证者量子性证明的交互协议，这些协议使得没有量子计算机的验证者能够与量子证明者交互，并验证其确实拥有量子计算能力。在研究过程中，团队证明了这些证明的存在依赖于一种称为单向谜题的密码学原语的存在。

通过整合这些方法，该团队引入了一个新颖框架，将看似无关的量子优势与密码安全性概念统一起来。结果，团队首次完整刻画了量子优势。

"我们能够通过证明量子优势的存在与某些量子密码学原语安全性之间的等价性，来识别量子优势的充要条件，"通讯作者白川幸树表示。

这些结果表明，当量子优势不存在时，几乎所有密码学原语——先前被认为安全的——都会被破解。重要的是，这些原语不仅限于量子密码学，还包括广泛使用的传统密码学原语以及快速发展的后量子密码原语。

量子计算与密码学之间建立的等价性也为未来量子优势的实验演示以及该领域的持续理论研究提供了更强的密码学基础。

"量子优势是一个备受期待和积极研究的概念，但它仍未完全被理解。我们的研究代表着向更深理解这一属性迈出的重要一步，"白川表示。

该团队期望未来研究将刻画扩展到其他类型的量子优势，并导致一个更通用的理论框架。