CutBackdoor：针对变分量子算法的电路切割触发后门攻击
量子物理
2026-07-20 v1 密码学与安全
摘要
变分量子算法（VQA）是近期量子计算的主要范式，将参数化量子电路与经典优化相结合，应用于量子化学、组合优化和量子机器学习。由于现实世界的VQA部署通常需要超出可用硬件容量的电路，量子电路切割已成为不可或缺的执行策略，并且预训练参数越来越多地通过公共存储库分发，引入了很少受到关注的供应链安全风险。先前的量子后门攻击要么引入可检测的电路修改，要么依赖于设备特定的噪声，并且没有考虑将电路切割作为攻击面。我们提出了CutBackdoor，第一个使用CutQC的切割电路执行作为部署时触发器来攻击VQA的参数供应链后门。在噪声有限次数的电路切割执行下，中毒参数保持全电路验证性能，同时显著增加切割路径重建误差，而无需任何电路修改。当资源受限的受害者通过调用切割工作流来响应量子比特容量不匹配时，触发器被激活，部署时无需攻击者存在。我们提供了理论分析，并在不同的采样预算下进行了实证验证。在IBM量子后端上的多个VQA基准测试评估表明，在VQE和VQD基准测试中，与干净基线相比，切割路径能量放大1.3倍至2.9倍，同时在全电路路径上保持较小的隐蔽性误差。在匹配编译下，切割路径差距在评估的后端和切割位置中持续存在；零噪声外推仅提供部分缓解，而对角成本QAOA基准测试描绘了攻击的结构边界。
引用
@article{arxiv.2607.18126,
title = {CutBackdoor: A Circuit Cut Triggered Backdoor Attack on Variational Quantum Algorithms},
author = {Ahatesham Bhuiyan and Hoang Ngo and Cheng Chu and Qian Lou and Lei Jiang and My T. Thai and Mengxin Zheng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2607.18126},
year = {2026}
}