抗串扰攻击的剩余数系量子加法

随着量子计算机的规模化，多用户和云端量子平台的兴起带来了新的安全挑战。由于串扰噪声的存在，结合量子计算机的硬件特性，在共享执行环境中实施攻击变得越来越可行。本工作研究了离子阱量子计算机中的串扰攻击实现。我们提出了三种针对离子阱量子比特的新型量子串扰攻击：(i) 交替CNOT攻击 (ii) 叠加交替CNOT（SAC）攻击 (iii) 交替相位变化（APC）攻击。我们通过在商业20量子比特离子阱量子计算机上进行基于噪声的模拟，验证了所提攻击的有效性。所提攻击对6至9量子比特输出的量子全加器（QFA）实现了高达42.2%的输出概率显著降低。最后，我们研究了利用剩余数系（RNS）并行量子加法（PQA）来缓解串扰攻击的可能性。我们确定PQA在输出概率方面对现有非并行量子加法（NPQA）实现了24.3%至133.5%的提升，从而表现出更高的串扰攻击抵御能力。通过系统的方法论，我们展示了量子特性（如叠加和相位跃迁）如何导致串扰攻击，以及并行量子计算如何有助于抵御此类攻击。