QCIVET: 一种基于合约的子类型验证与哈希链审计追踪的量子-经典流水线完整性框架
混合量子-经典流水线越来越多地支持药物发现、欺诈检测和云量子处理单元(QPU)审计等应用,然而现有的完整性验证方法大多仍基于经典计算,无法捕捉量子阶段的行为。本文提出QCIVET,一种基于合约的完整性验证框架,该框架将混合流水线建模为一系列具有明确规范的阶段,并在语法和语义两个层面进行审计。语法完整性通过基于哈希链的审计追踪(可选外部锚定)来强制执行,而量子阶段的语义完整性则使用基于Liskov和Wing行为子类型原则的校准可观测量偏差测试进行验证。该团队证明了该框架在量子信道间的菱形范数距离下的可靠性、信息完备可观测量族下的条件完备性以及继承链下的组合性。此外,该团队识别出一类仅Z轴隐秘覆盖(Z-only-sneaky overrides),这类覆盖能规避弱单Pauli合约,但会被多Pauli合约暴露。该框架在基于IBM Quantum Eagle r3和Heron r2处理器校准的噪声模型下进行了评估,并在真实的ibm_fez(Heron r2)处理器上端到端验证了子类型分离协议。QCIVET在三个代表性应用上进行了实例化:用于药物发现的变分量子本征求解器(VQE)、量子辅助欺诈检测以及云QPU服务的客户侧审计。参考实现(包括每阶段提交延迟低于毫秒级的实时验证引擎)已作为开源软件发布。

