Här är scenariot:du har känslig data och ett problem som bara en kvantdator kan lösa. Du har inga kvantenheter själv. Du kan köpa tid på en kvantdator, men du vill inte ge bort dina hemligheter. Vad kan du göra?

Skriver in Fysisk granskning X den 11 juli, forskare i Singapore och Australien föreslår ett sätt att använda en kvantdator på ett säkert sätt, även över internet. Tekniken kan dölja både din data och ditt program från själva datorn. Deras arbete motverkar tidigare antydningar om att en sådan bedrift är omöjlig.

Scenariot är inte långsökt. Kvantdatorer lovar nya vägar för att lösa problem inom kryptografi, modellering och maskininlärning, spännande regering och industri. Sådana problem kan involvera konfidentiella uppgifter eller vara kommersiellt känsliga.

Teknikjättar investerar redan i att bygga sådana datorer – och göra dem tillgängliga för användarna. Till exempel, IBM meddelade den 17 maj i år att de gör en kvantdator med 16 kvantbitar tillgänglig för allmänheten gratis på molnet, samt en 17-qubit prototyp kommersiell processor.

Sjutton qubits är inte tillräckligt för att överträffa världens nuvarande superdatorer, men när kvantdatorer får qubits, de förväntas överträffa kapaciteten hos alla maskiner vi har idag. Det borde driva efterfrågan på tillgång.

"Vi tittar på vad som är möjligt om du är någon som bara interagerar med en kvantdator över internet från din bärbara dator. Vi finner att det är möjligt att dölja några intressanta beräkningar, " säger Joseph Fitzsimons, en huvudutredare vid Centre for Quantum Technologies (CQT) vid National University of Singapore och docent vid Singapore University of Technology and Design (SUTD), som ledde arbetet.

Kvantdatorer fungerar genom att bearbeta bitar av information som lagras i kvanttillstånd. Till skillnad från de binära bitarna som finns i vår vanliga (dvs. klassiska) datorer, var och en en 0 eller 1, qubits kan vara i superpositioner av 0 och 1. Qubits kan också vara intrasslade, vilket tros vara avgörande för en kvantdators kraft.

Systemet designat av Fitzsimons och hans kollegor ger hemlighet åt en form av kvantberäkning som drivs av mätningar.

I detta schema, kvantdatorn förbereds genom att sätta alla dess qubits i en speciell typ av intrasslat tillstånd. Därefter utförs beräkningen genom att mäta kvantbitarna en efter en. Användaren ger stegvisa instruktioner för varje mätning:stegen kodar både indata och programmet.

Forskare har tidigare visat att användare som kan göra eller mäta kvantbitar för att förmedla instruktioner till kvantdatorn kan dölja sin beräkning. Det nya dokumentet utökar den makten till användare som bara kan skicka klassiska bitar - dvs de flesta av oss, tills vidare.

Detta är förvånande eftersom vissa datavetenskapliga teorem antyder att krypterad kvantberäkning är omöjlig när endast klassisk kommunikation är tillgänglig.

Hoppet om säkerhet kommer från att kvantdatorn inte vet vilka steg i mätsekvensen som gör vad. Kvantdatorn kan inte avgöra vilka qubits som användes för ingångar, vilka för operationer och vilka för output.

"Det är oerhört spännande. Du kan använda den här unika funktionen hos den mätningsbaserade modellen för kvantberäkning – hur information flödar genom staten – som ett kryptoverktyg för att dölja information från servern, " säger teammedlemmen Tommaso Demarie från CQT och SUTD.

Även om ägaren av kvantdatorn kunde försöka omvända sekvensen av utförda mätningar, oklarhet om varje stegs roll leder till många möjliga tolkningar av vilken beräkning som gjordes. Den sanna beräkningen är gömd bland de många, som en nål i en höstack.

Uppsättningen av tolkningar växer snabbt med antalet qubits. "Mängden av alla möjliga beräkningar är exponentiellt stor - det är en av de saker vi bevisar i tidningen - och därför är chansen att gissa den verkliga beräkningen exponentiellt liten, " säger Fitzsimons. En fråga kvarstår:kan meningsfulla beräkningar vara så sällsynta bland alla möjliga att gissningen blir lättare? Det är vad forskarna måste kontrollera härnäst.

Nicolas Menicucci vid Center for Quantum Computation and Communication Technology vid RMIT University i Melbourne, Australien, och Atul Mantri på SUTD, är medförfattare till verket.

"Kvantdatorer blev kända på 90-talet med upptäckten att de kunde bryta vissa klassiska kryptografischeman - men kanske kvantdatorer istället kommer att vara kända för att göra framtiden för molnberäkning säker, säger Mantri.