Учёные из Массачусетского технологического института разработали инновационный протокол безопасности, который использует квантовые свойства света для защиты данных во время их передачи на облачные серверы и обратно, при проведении вычислений глубокого обучения. Этот протокол обеспечивает надёжную защиту, не влияя на точность моделей глубокого обучения, и может найти применение в таких областях, как здравоохранение, где крайне важно сохранять конфиденциальность данных пациентов.
Основой протокола является принцип невозможности клонирования, который является краеугольным камнем квантовой механики. Этот принцип утверждает, что создание идеальной копии квантового состояния невозможно без нарушения принципов квантовой механики. В своём протоколе исследователи используют лазер для кодирования данных. Лазерный свет, состоящий из фотонов с квантовыми свойствами, такими как поляризация и фаза, используется для передачи кодированных данных на сервер.
Когда сервер получает данные, он измеряет поляризацию и фазу фотонов для их декодирования. Однако, согласно принципу невозможности клонирования, создание точной копии фотонов без нарушения квантовой механики невозможно. Это означает, что злоумышленник не сможет незаметно скопировать данные.
Протокол также включает квантовую криптографию, метод шифрования, основанный на принципах квантовой механики.
В ходе испытаний исследователи показали, что их протокол способен поддерживать точность на уровне 96%, обеспечивая при этом высокую степень безопасности. «Модели глубокого обучения, такие как GPT-4, обладают уникальными возможностями, но требуют значительных вычислительных ресурсов. Наш протокол позволяет использовать эти мощные модели, не ставя под угрозу конфиденциальность данных или секретность самих моделей», — отмечает Кфир Сулимани, постдокторант Массачусетского технологического института.
Протокол был представлен на Ежегодной конференции по квантовой криптографии (Qcrypt 2024) и может быть применён в различных областях, включая здравоохранение, финансовое прогнозирование и другие сферы, где защита данных является критически важной.
Учёные также планируют исследовать возможности применения протокола в средах, где несколько сторон объединяют свои данные для обучения единой модели глубокого обучения, а также в квантовых системах, что может повысить как точность, так и безопасность.
«Эта работа впечатляюще и творчески объединяет методы из областей, редко пересекающихся: глубокое обучение и квантовое распределение ключей. Используя подходы из второй области, она добавляет уровень безопасности в первую», — комментирует Элени Диаманти, руководитель исследований CNRS в Университете Сорбонны в Париже.
Источник: iXBT
