基于离散时间量子步行的面向 NISQ 设备的量子密码学

与噪声中间规模量子（NISQ）设备的兼容性对于量子密码协议的实际实现至关重要。我们研究一种基于离散时间量子步行（DTQWs）的密码方案，该方案在循环图上利用Parrondo动力学，其中周期演化从单个混沌硬币算子的确定性序列中产生。我们构建了针对NISQ架构的显式量子电路实现，并通过Qiskit中的数值仿真在理想和噪声条件下分析其性能。通过概率分布、Hellinger 忠诚度和总变距离来量化协议性能。为评估电路层面的安全性，我们模型化拦截-重发和中间人攻击，并评估了导致量子位错误率的结果。在没有对手干预的情况下，该协议能够可靠地恢复消息，而窃听则引起特征性扰动，破坏周期性重建机制。我们进一步检查了在当代NISQ处理器上的硬件可行性，具体包括ibm_torino，纳入qubit连通性和状态转移约束到电路设计中。我们的分析表明，空间分离的逻辑模块之间的通信通过SWAP操作增加电路深度，导致累积噪声效应。通过探索混合状态转移策略，我们表明qubit选择和连通性在确定忠诚度和整体协议性能方面起决定性作用，凸显了NISQ实现中的硬件相关权衡。