自我毁灭算法可以迎来网络安全的新时代
想象两个百万富翁，您和您的更好的一半，或者是两个随机的陌生人称为爱丽丝和鲍勃，谁想弄清楚谁更富有，但没有彼此揭示他们的财富 - 这是无法解决的问题？这是著名的“ Yao的百万富翁问题”的症结所在，它是由计算机科学家Andrew Yao于1982年设计的。
对爱丽丝和鲍勃的问题的一种潜在解决方案是创建所谓的“一次计算机程序”。该程序允许爱丽丝（Alice）和鲍勃（Bob）私下输入他们的数据，执行一次计算，给出答案，然后摧毁自身。这样可以确保没有人可以访问原始数据，并且同样重要的是，弄清楚它是如何处理答案的。它还为爱丽丝和鲍勃提供了回答，而不会损害他们的财务细节。
但是，就像这个古怪的小游戏“猜猜谁更富有”可能听起来确实具有现实世界的影响，而网络安全专家则说，一次计划是网络安全中非常重要的工具。或者，如果有人可以建造它们，因为事实证明到目前为止，似乎不可能建立一个理想的一次性程序来运行一次，然后摧毁自己。例如，这样的经典计算机必须物理破坏，以确保不能再次使用它，当然，没有已知的方法来保证这一点。
也就是说，尽管量子计算机似乎具有更大的潜力，因为量子信息很容易被破坏并且无法复制，但是，但是，事实证明，量子计算机无法为一个零合计算给出确定性的答案。因此，一次计算后，一次摧毁自己的一次程序的梦想似乎注定要失败。
现在，进入维也纳大学和新加坡国立大学的约书亚·凯特威尔（Joshua Kettlewell）的玛丽·克里斯汀·罗伊斯纳（Marie-Christine Roehsner），以及几个同事，他们不仅说他们已经找到了一种建立一次性计划的方法，而且实际上已经设法建立了概念证明。
新方法依赖于量子计算机执行的一次性程序的另一种思考方式。到目前为止，安全专家一直期望有一个确定的解决方案，例如鲍勃的价值或更少的是爱丽丝。但是量子力学是一个固有的概率过程，这意味着它只能在某些概率范围内给出正确的答案，例如75％的时间。只要爱丽丝和鲍勃愿意接受计算中出错的可能性，就可以保证他们的信息将保持安全，并且该程序可以一次运行，然后自行摧毁。
研究人员说：“我们放松了一次计划的定义，以使输出中有一些错误的可能性，以表明量子力学比纯粹的经典资源具有安全优势。”
该方法很简单。爱丽丝秘密地编码了她在量子计算机中存储的量子位的状态中的财富。该计算机被编程为将这个数字与鲍勃输入的数字进行比较，并告诉他他的财富是否比爱丽丝大。
这种量子处理本身是一个不可逆转的过程，这可以防止鲍勃进入其他数字以确定爱丽丝的财富。到目前为止非常好，但是硬件是固定的，因此这种方法的潜在弱点是，鲍勃可以通过计算逻辑门的连接方式来反向工程。
不过，Roehsner有一个诀窍可以防止这种情况。尽管他们无法隐藏物理接线，但他们可以隐藏控制每个逻辑门行为的真相表。
Roehsner说：“这是因为我们的方法是将单个大门的真相表编码为单一的计划。”
这使爱丽丝的信息可以在逻辑门的精确选择中编码，而不是在它们之间的连接中编码，因此它仍然隐藏在鲍勃中。
Roehsner团队已经在概念证明中测试了他们的想法，该概念可以用各种光学逻辑门来编码光子的两极分化并处理它。每个大门成功的平均成功率为75％，该团队说这与预期价值非常吻合。
然后，该团队使用他们的新设置来解决Yao的百万富翁问题，这些问题由四个位组成的数字组成，这些数字与单个位不同，并且该程序可以通过比较每个位来决定更大的数字。
结果使得阅读有趣。团队说，成功的可能性随着用于校正错误的位数而增加，但这也降低了系统的安全性。因此，准确性和安全性之间有明显的权衡。尽管如此，该团队说，仅通过古典计算，安全性就比实现的要好。
他们说：“我们的结果表明，即使无法实现完美的安全性，量子物理学可以比古典世界中的某些安全计算任务更好地解决某些安全计算任务的更好的交易。”
此外，该方法使用当前技术是可行的，甚至甚至相对较小的进步将更多地提高系统的安全性。
Roehsner补充说：“我们认为，在实现大规模量子计算机之前，提出的工作强烈暗示了量子协议的丰富领域，以增强经典计算的安全性。”
他们的论文“概率一次性程序的量子优势”发表在arxiv.org/abs/1709.09724中。
