I computer quantistici promettono non solo di superare le macchine classiche in alcuni compiti importanti, ma anche per mantenere la riservatezza del trattamento dei dati. La delega sicura dei calcoli è stata una questione sempre più importante dalla possibilità di utilizzare il cloud computing e le reti cloud. Di particolare interesse è la capacità di sfruttare la tecnologia quantistica che consente una sicurezza incondizionata, il che significa che non è necessario fare ipotesi sulla potenza di calcolo di un potenziale avversario.

Sono stati proposti diversi protocolli quantistici, tutto ciò fa compromessi tra prestazioni computazionali, sicurezza, e risorse. Protocolli classici, Per esempio, sono limitati a calcoli banali o sono limitati nella loro sicurezza. In contrasto, La crittografia quantistica omomorfa è uno degli schemi più promettenti per il calcolo delegato sicuro. Qui, i dati del client sono crittografati in modo tale che il server possa elaborarli anche se non può decrittografarli. Inoltre, contrari ad altri protocolli, il client e il server non devono comunicare durante il calcolo, il che aumenta notevolmente le prestazioni e la praticità del protocollo.

In una collaborazione internazionale guidata dal Prof. Philip Walther dell'Università di Vienna, scienziati austriaci, Singapore e l'Italia hanno collaborato per implementare un nuovo protocollo di calcolo quantistico in cui il cliente ha la possibilità di crittografare i suoi dati di input in modo che il computer non possa apprendere nulla su di essi, tuttavia può ancora eseguire il calcolo. Dopo il calcolo, il client può quindi decifrare nuovamente i dati di output per leggere il risultato del calcolo. Per la dimostrazione sperimentale, il team ha utilizzato la luce quantistica, che consiste di singoli fotoni, per implementare questa cosiddetta crittografia quantistica omomorfa in un processo di "passeggiata quantistica". Le passeggiate quantistiche sono interessanti esempi speciali di calcolo quantistico perché sono difficili per i computer classici, mentre essendo fattibile per singoli fotoni.

Combinando una piattaforma fotonica integrata realizzata presso il Politecnico di Milano, insieme a una nuova proposta teorica sviluppata presso la Singapore University of Technology and Design, scienziato dell'Università di Vienna ha dimostrato la sicurezza dei dati crittografati e ha studiato il comportamento aumentando la complessità dei calcoli.

Il team è stato in grado di dimostrare che la sicurezza dei dati crittografati migliora quanto più grande diventa la dimensione del calcolo del cammino quantistico. Per di più, recenti lavori teorici indicano che futuri esperimenti che sfruttano vari gradi di libertà fotonici contribuirebbero anche a migliorare la sicurezza dei dati; si possono prevedere ulteriori ottimizzazioni in futuro. "I nostri risultati indicano che il livello di sicurezza migliora ulteriormente, quando si aumenta il numero di fotoni che trasportano i dati, " afferma Philip Walther e conclude "questo è entusiasmante e prevediamo ulteriori sviluppi dell'informatica quantistica sicura in futuro".

Lo studio è pubblicato su npj Informazioni quantistiche .