基于离散时间量子游走中帕隆多动力学的NISQ兼容量子密码学

与嘈杂中等规模量子(NISQ)设备的兼容性对量子密码协议的实际部署至关重要。该研究团队提出了一种基于循环图上离散时间量子行走(DTQW)的加密方案,该方案利用帕隆多动力学原理——即通过确定性序列的混沌硬币算符组合产生周期性演化。研究人员针对NISQ架构设计了明确的量子电路实现方案,并通过Qiskit平台在理想和噪声环境下的数值模拟评估其性能,采用概率分布、Hellinger保真度和总变差距离作为量化指标。为评估电路级安全性,该工作模拟了拦截-重发和中间人攻击场景,并量化了由此产生的量子比特错误率。结果表明:无攻击干扰时协议能可靠恢复信息,而窃听行为会破坏周期性重构机制并引发特征性扰动。团队进一步在当代NISQ处理器(特别是ibm_torino)上验证硬件可行性,将量子比特连接性和状态传输约束纳入电路设计。分析显示:空间分离逻辑模块间的通信会因SWAP操作增加电路深度,导致噪声累积效应。通过探索混合状态传输策略,该研究证实量子比特选择与连接拓扑对保真度和整体协议性能具有决定性影响,揭示了NISQ实现中硬件相关的性能权衡。

作者单位: VIP可见
页数/图表: 登录可见
提交arXiv: 2026-02-16 12:06

量科快讯