针对受控异常注入下的量子电路,提出了一种多层级完整性评估框架。

确保量子电路的完整性在含噪中等规模量子(NISQ)时代是一项重大挑战,此时电路会经历编译变换、硬件约束及潜在恶意篡改。现有验证方法通常依赖结构分析或行为评估,导致电路正确性评估不完整。该工作研究了结构、交互层和行为视角下电路完整性的关系,证明单一维度完整性无法保证整体电路完整性——仅凭结构相似性不足以确保行为等价性。为解决该问题,该工作采用三层度量框架,结合结构完整性分数(SIS)、运行完整性分数(OIS)和交互图语义逻辑分数(IGS)。SIS捕捉全局结构特性,OIS通过詹森-香农距离量化行为偏差,IGS在预执行状态下建模交互模式与依赖关系。通过在基准量子电路上注入受控异常,该工作证明每个度量指标能捕捉电路偏差的不同方面。特别地,结构盲点案例(SIS >= 0.95)揭示了结构分析的明显局限性:OIS在93.85%的实例中检测到异常,而IGS检测到72.58%。这些结果表明各度量指标提供互补性洞察,单一指标不足以实现可靠的电路验证。
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提交arXiv: 2026-04-29 08:39
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