SoK:通过红队测试评估变分量子本征求解器的对抗鲁棒性
量子物理
2026-07-21 v1 密码学与安全
摘要
变分量子本征求解器(VQE)是在近期量子硬件上估算分子基态能量的领先算法,其应用涵盖量子化学、材料科学和药物发现。随着VQE工作负载越来越多地通过基于云的“VQE即服务”管道部署,它们暴露于诸如受损的服务组件、恶意共租者或转译堆栈中的内部人员等对手面前,这些对手均可能在结果到达用户之前篡改结果。针对变分量子电路的攻击已被提出多种,但每种攻击都是孤立研究的:有些针对量子分类器并使用基于准确率的指标,另一些则针对变分量子算法并使用能量误差指标。缺乏统一的评估设置使得它们的相对严重性难以比较,也使得VQE的安全性特征化不足。在这项工作中,我们提出了\textbf{VQE-AdvBench},这是首个针对变分量子本征求解器的统一红队测试基准,在单一评估协议下系统化这些攻击,以严格评估VQE的对抗鲁棒性。我们按照黑盒、灰盒和白盒访问分类法组织攻击,并在固定的分子-拟设-后端-指标配置下,针对H和H在五个噪声校准的IBM后端上评估了七种代表性攻击场景——QTrojan电路后门、QDoor参数后门、FGSM和PGD的参数空间变体,以及三种QNBAD噪声诱导变体。我们的结果揭示了清晰的严重性排序:操纵零噪声外推(ZNE)管道的噪声诱导攻击最具破坏性(误差放大高达8.84倍),其次是QTrojan电路级后门(7.52倍),而QDoor参数级后门效果最弱,仅产生边际放大(高达1.37倍)。
引用
@article{arxiv.2607.19318,
title = {SoK: Adversarial Robustness of the Variational Quantum Eigensolver via Red-Teaming},
author = {Ahmed Azaz Humdoon and Cheng Chu and Lei Jiang and Qian Lou and Mengxin Zheng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2607.19318},
year = {2026}
}
备注
Accepted by QCE26 2nd Workshop on QC Security, Privacy & Resilience (Q-Sec)