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👥 作者: Esra Yeniaras, Muhammad Amin Karimov

本文提出QCIVET,一个基于契约的完整性验证框架,用于混合量子-经典管线。混合管线在药物发现、欺诈检测和云QPU审计等领域越来越重要,但现有的完整性验证方法主要局限于经典计算,无法捕获量子阶段的行为。QCIVET将混合管线建模为一系列阶段,每个阶段有显式规范,并在语法和语义两个层面进行审计。语法完整性通过哈希链审计追踪实现,可选外部锚定;语义完整性在量子阶段通过基于Liskov和Wing行为子类型理论的校准可观测偏差测试来验证。作者证明了在量子信道间diamond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。还识别了一类Z-only-sneaky覆盖,可以规避弱的单Pauli契约,但被多Pauli契约暴露。框架在IBM Quantum Eagle r3和Heron r2处理器的校准噪声模型下进行评估,子类型分离协议在真实的ibm_fez (Heron r2)处理器上进行了端到端验证。QCIVET在三个代表性应用上实例化: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(包括实时验证引擎,每阶段提交延迟亚毫秒)已开源发布。本文适合量子安全研究人员、混合计算系统架构师以及关注量子服务完整性的安全从业人员阅读。

💡 推荐理由: 混合量子-经典管线的完整性验证是当前安全盲区,QCIVET首次提出覆盖量子阶段的契约式验证框架,具有理论严谨性和实际部署潜力。

🎯 建议动作: 研究跟进

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