利用云量子计算机中的重置操作免费运行量子电路

本工作首次深入探讨了如何利用云量子计算机中的重置操作来免费运行量子电路。这构成了一种针对云量子计算机经济学的新型攻击。当今所有主要的量子计算公司都通过某种类型的云服务提供对其硬件的访问。由于量子计算机的噪声特性，量子电路需要运行多次以收集输出统计信息，每次运行称为一次“shot”。用户为访问机器支付的费用通常取决于量子电路执行的 shot 数量。按 shot 计费是一种清晰直接的方法，用户需为其电路的每次 shot 支付少量费用。本工作表明，当用户滥用最近实现的电路中途量子比特测量与重置操作时，按 shot 计费可被利用以免费运行电路。通过在真实的云量子计算机上进行评估，本工作展示了如何通过用一组重置操作分隔每个用户电路，并将所有电路和重置操作作为一个更大的电路提交，从而在一个 shot 内共同执行多个电路。结果是，尽管每个 shot 内部包含多个电路，用户仍按 shot 计费。使用本工作提出的方法，运行某些电路的总单 shot 成本可降低高达 $900$%，导致量子计算公司遭受重大经济损失。为了解决这一新发现，本工作提出了一种清晰的方案，说明应如何向用户收取执行费用，同时保持电路中途测量与重置操作的灵活性和可用性。