走向隐蔽量子计算

随着量子计算机通过多租户云平台提供服务,确保与攻击者共享同一量子处理单元时的隐私保护变得至关重要。该团队提出并探索了隐蔽量子计算这一新概念,它确保能够访问量子计算机中所有其他量子计算单元(QCU)的攻击者无法检测到其无法访问子集上的计算。类似于隐蔽通信,该团队采用了信息论方法。但由于此处攻击者控制着用于检测的系统,该团队需要一个更丰富的隐蔽性分析框架,以考虑量子存储器和自适应操作的使用。因此,该团队采用了量子博弈论和存储信道鉴别中使用的量子策略框架。当前的量子计算机采用平面图电路布局,并通常假设近邻串扰。该团队推导了离散等周不等式,以证明在该模型下,对于 $n$ 量子比特电路,只有 $\mathcal{O}(\sqrt{n})$ 个边界量子比特会向攻击者提供检测信息。随后,该团队在 IQM 的 54 量子比特 Emerald 处理器和采用 Heron 2 架构的 IBM 的 156 量子比特 ibm\_fez 机器上探索了这一标度律。该团队在未用于计算的量子比特上实施了拉姆齐实验,并如预期检测到了近邻串扰。然而,该团队也观察到了超出边界量子比特范围的长程耦合效应,这耦合效应,这耦合效应,揭示了攻击者可以利用的侧信道。该团队假设这种长程耦合效应,揭示了一个攻击者该团队推测,这种长程串扰是由驱动线和控制线的泄漏引起的。除了削弱隐蔽性,它还使共同租户面临敌意和意外的串扰,并降级了分布在空间上不连续的量子比特上的电路性能,这推动了关于空间隔离和串扰表征的进一步研究。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-05-14 03:39

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