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量子不透性,经典清晰:一种量子电路混淆的混合方法

量子物理 2025-05-21 v1 密码学与安全

摘要

量子计算利用量子力学实现对经典硬件的计算优势,但在噪声中间规模量子(NISQ)时代使用第三方量子编译器会引入知识产权(IP)暴露风险。我们通过在编译之前插入额外量子门来保护专有量子电路,提出了一种新型混淆技术。这些门破坏测量结果,随后通过基于插入门结构的轻量级经典后处理步骤进行纠正。不同于依赖复杂量子逆转、障碍或物理到虚拟量子位映射的先前方法,我们的方法实现了基于编译器无关的经典纠正。我们在IBM Qiskit框架下评估了该技术,适用于五个基准量子算法——Shor算法、QAOA、Bernstein-Vazirani算法、Grover算法和HHL算法。结果显示,总变差距离(Total Variation Distance)高于0.5且函数损坏程度(Degree of Functional Corruption)始终为负,证明了统计和功能混淆。这表明该方法是面向不可信编译流程中量子电路设计安全的实用且有效的解决方案。

关键词

引用

@article{arxiv.2505.13848,
  title  = {Quantum Opacity, Classical Clarity: A Hybrid Approach to Quantum Circuit Obfuscation},
  author = {Amal Raj and Vivek Balachandran},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2505.13848},
  year   = {2025}
}