基于量子电路混淆的加密态量子编译方案
量子物理
2025-09-16 v2 密码学与安全
摘要
随着量子计算的快速发展，量子编译已成为将高级算法与物理硬件连接的关键层。在量子云计算中，编译在云平台上执行，暴露用户电路于结构泄露和输出可预测性等潜在风险。为此，本文提出基于量子电路混淆的加密态量子编译方案（ECQCO），首个为量子云平台编译器与量子硬件共存量身设计的安全编译方案。其应用量子同态加密遮蔽输出态，并基于量子不可区分性混淆实例化结构遮蔽机制，有效保护电路的功能性和拓扑结构。此外，设计了自适应解耦混淆算法，以在插入脉冲操作时抑制潜在的空闲错误。该方案在量子随机信任模型下实现信息论安全，保证计算不可区分性。实验结果表明，ECQCO在基准数据集上实现最高达0.7的总变差距离（TVD）和0.88的归一化图编辑距离（GED），显著提升编译阶段的安全性。此外，仅略增电路深度，平均保真度变化保持在1%以内，实现了安全性与效率之间的实际平衡。
引用
@article{arxiv.2507.17589,
title = {Encrypted-state quantum compilation scheme based on quantum circuit obfuscation for quantum cloud platforms},
author = {Chenyi Zhang and Tao Shang and Xueyi Guo and Yuanjing Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.17589},
year = {2025}
}