读研八年不结业，她办理了量子计较的一个根天性题目

以大数的因数解析为例，大型量子计较性可以或许高效地加以办理，而传统计较机在这方面则被以为力有不逮。尽量传统计较机无法解析出一个大数的因数，但它可以或许等闲检讨量子计较机得出的功效是否正确——它只需把全部因数相乘，看当作果是否与大数相称就行了。

然而，计较机科学家以为，量子计较性可以或许办理的许多题目并不具备这个特征。换句话说，传统计较机不单无法办理这些题目，并且也无法确认量子计较机给出的办理方案是否正确。

有鉴于此，2004 年阁下，加拿大圆周理论物理研究所的物理学家丹尼尔·戈特斯曼（Daniel Gottesman）提出了一个题目：我们是否有也许构思出一种协议，让量子计较机可以借此向一个非量子调查者证明，它确实做了本身宣称做过的那些工作？

在四年的时刻里，量子计较研究职员找到了部门谜底。两支差异的研究团队证明，量子计较机有也许证明本身的计较，但工具并非一个纯粹的传统计较验证者，而是一个可以或许会见小型量子计较机的验证者。研究职员其后改造了这种要领，表白验证者必要的只是一次对单个量子比特举办丈量的手段。

2012 年，一支包罗瓦齐雷尼在内的研究团队证明，假如量子计较是由两台无法彼此通讯的量子计较机来执行，那么一台纯粹的传统计较机是可以或许对量子计较功效举办检讨的。

可是，那篇论文描写的要领是为特定环境量身定制的，而题目好像在这里走到了死胡同，戈特斯曼说，“其时也许有人认为，我们没法再提高一步了。”

约莫在此时，马哈德夫也碰着了这个验证题目。早先，她试图得出一个“无前提限定”的功效，也就是差池关于量子计较性能做什么、不能做什么提出任何假设。尔后，在马哈德夫研究这个题目一段时刻却没有丝毫盼望的环境下，瓦齐雷尼提出，也容许以试试“后量子”加密技能。所谓“后量子”加密技能，就是量子计较机也无力破解的加密术。（用于为在线买卖营业加密的 RSA 算法并不属于后量子加密术，大型量子计较机可以破解这些算法，由于它们的安详性取决于解析大数因数的难易水平。）

2016 年，在与计较机科学家保罗·克里斯蒂亚诺（Paul Christiano）相助另一个课题的研究时，马哈德夫和瓦齐雷尼取得了一项其后被证明至关重要的盼望。他们开拓出一种要领，可以操作加密术让量子计较机天生所谓的“奥秘状态”——对付这种状态的描写，传统计较验证者可以或许知道，而量子计较机自己无法知道。

他们的措施依靠于所谓的“陷门”函数，该函数易于执行，但难于逆转，除非你拥有私密的加密密钥。（其时，研究职员还不知道怎样建设一个吻合的陷门函数，其后才知道。）另外，陷门函数还必要是“二对一”，这意味着，每个输出值都对应着两个差异的输入值。好比说平方数函数，除了数字 0 之外，每个输出值（譬喻9）都有两个响应的输入值（3 和-3）。

有了这样的函数之后，我们便能让量子计较机凭证如下步调天生一个奥秘状态：起首，我们让计较机成立一个包括函数全部隐藏输入值的叠加态。然后，我们让计较机把函数应用在这个巨型叠加态上，从而天生一个新状态，它是函数全部隐藏输出值的叠加态。输入值和输出值的叠加态将被胶葛在一路，这意味着，对个中一个举办丈量会立即影响到另一个。

接下来，我们让计较机丈量输出状态，并获得功效。这种丈量会让输出值叠加态坍缩为一个确定的隐藏输出值，然后，输入值叠加态也会立即坍缩来举办匹配——譬喻，当我们行使平方数函数时，假如输出值是9，那么输入值将坍缩为 3 和-3 的叠加态。

但不要忘了，我们行使的是陷门函数。我们有陷门的密钥，以是，我们可以很轻易找出组成输入值叠加态的两个状态。但量子计较机不可，并且量子计较机也不能通过简朴地丈量输入值叠加态，来弄清它由什么组成，由于这种丈量会让它进一步坍缩，使计较机只能获得两个输入值中的一个，而无法获得另一个。

2017 年，马哈德夫操作一种名为“容错进修”（LWE）的加密技能，想出了如安在奥秘状态的焦点要领中构建陷门函数。操作这些陷门函数，她得以建设量子版本的“盲”计较——在盲计较中，云计较用户可以屏障数据，使云计较机无法读取，即便云计较机在行使数据举办计较。不久之后，马哈德夫、瓦齐雷尼、克里斯蒂亚诺联手维迪克和以色列魏茨曼科学研究所的兹维卡·布拉克斯基（Zvika Brakerski），但愿进一步完美这些陷门函数。

他们顺着奥秘状态的思绪，开拓出了一种让量子计较机天生“可证明随机数”的简朴要领。

马哈德夫本可以依附这些成就顺遂结业，但她刻意继承研究，直至办理验证题目为止。“我从未想过结业的题目，由于我的方针从来不是为告终业。”她说道。

偶然，因为不知道本身可否办理这个题目，马哈德夫会感觉到压力。但她说，“我是在花时刻进修本身感乐趣的工作，以是这真的不算是挥霍时刻。”

怎样鉴定量子计较机在“作弊”？

马哈德夫实行了多种途径，想要通过奥秘状态要领，得出一种验证协议，但有一段时刻，她一无所得。其后，她有了一个设法：研究职员已经证明，假如验证者可以或许对量子比特举办丈量，那么该验证者便能检讨量子计较机。显然，传统计较验证者缺乏这种手段。但假如传统验证者可以或许以某种方法迫使量子计较机本身举办丈量，并如实地陈诉，功效会奈何呢？

马哈德夫意识到，棘手的处地址于，要让量子计较机在知道验证者要求举办哪种丈量之前，就确定它要丈量的状态——不然，计较机很轻易诱骗验证者。这就是奥秘状态要领的用武之地了：凭证马哈德夫的协议，量子计较机遇先建设一个奥秘状态，然后将其与它应该丈量的状态胶葛在一路。只有这样，计较机才气知道要执行哪种丈量。

（编辑：湖南网）

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