本文研究量子计算中的酉算子合成问题。该问题由Aaronson和Kuperberg于CCC 2007年提出，核心是判断是否每个n量子比特酉算子U都能通过相对于某个依赖于U的经典预言机的高效量子电路来计算。最近，Lombardi、Ma和Wright（STOC 2024）证明了Haar随机酉算子无法被仅进行1次查询或多项式次并行查询任意经典预言机的算法高效合成。本文在此基础上，对多个变体进行了系统的困难性与易处理性分析，主要贡献包括：（1）1查询与2查询酉合成的显式分离：作者证明合成随机置换酉算子和随机交替基相位酉算子需要至少1次查询的下界，而这些酉算子具有高效的2查询合成算法，从而为“显式”酉算子族提供了查询复杂度的分离。（2）复相位酉算子的上界：对于形式为|x⟩→α_x|x⟩的复相位酉算子，已知存在简洁的2查询合成算法，但未发现明显的1查询算法。本文证明存在相对于二进制相位预言机的1查询算法，可在钻石距离下常数逼近这类酉算子。（3）为证明下界，作者引入了两个新的密码学博弈：预言机态搜索博弈和预言机Choi态博弈。与先前工作相比，该框架在数学上更简单、更具灵活性，并能更精确地刻画非完全随机酉算子的合成难度。（4）利用搜索博弈，作者还证明了量子程序（即相对于量子建议合成酉算子）对相位酉算子的近似困难性新结果，给出了1查询酉合成与量子程序之间更尖锐的分离。这些结果加深了对量子计算中酉合成问题计算复杂性的理解，为量子算法设计与复杂性理论提供了新的技术工具。

量子错误缓解（QEM）是降低量子硬件噪声、避免空间开销的关键工具，但其可靠性依赖于噪声建模、标定与具体实现，因此在不可信量子硬件上的端到端安全性长期未得到解决。本文提出可验证的盲概率错误消除（VBPEC），这是首个在完全恶意敌手模型下集成QEM的、具备安全验证功能的协议。VBPEC将概率误差消除（PEC）这一广泛研究的QEM技术纳入可组合安全框架：通过在抽象密码学框架中将委托缓解形式化为密码学资源，VBPEC实现了完美盲化（即服务器无法获知客户端实际计算内容）以及指数小的安全误差。该协议继承了近期统计安全验证量子计算协议以及PEC的零量子空间开销，唯一额外开销来自QEM过程所需的重复采样。为达到这一目标，作者将基于陷阱的验证从确定性的通过/失败检查扩展为借助QEM受益的统计检验，并开发了一套新的证明技术来处理相应增加的偏差源。与仅容忍固定阈值下诚实噪声的方案不同，VBPEC主动消除噪声，使得经过正确缓解的估计结果能够以高概率被接受，同时不损害安全性。该工作为近未来量子硬件上安全、可靠且实用的委托量子计算建立了关键路径，从根本上提升了量子计算验证的实用性。本文主要面向量子密码学、量子计算安全以及量子云服务可靠性方向的研究人员。

本文对一款商用16x16 MEMS光开关进行了全连接量子级串扰特性表征，旨在支持多用户动态量子通信。研究采用超导纳米线单光子探测器（SNSPDs）进行实验测量，并关联理论分析，评估串扰对诱骗态BB84量子密钥分发（QKD）协议的影响。实验装置通过光纤耦合实现所有端口间的光路切换，测量了不同端口组合下的串扰水平，包括同端口和交叉端口情况。理论模型将串扰视为窃听者可能利用的侧信道，分析了串扰导致的量子比特误码率（QBER）上升和密钥生成率下降。结果表明，在典型配置下，串扰引起的额外噪声可使QBER增加几个百分点，必须通过光开关的隔离设计（如>50dB）来缓解。该工作为量子网络中动态路由开关的可靠性和安全性提供了关键实验数据与定量指导，对设计低串扰、高保真度的量子光开关有直接参考价值。

该论文研究了两台配备专用量子计算机的矿工在比特币网络中的竞争挖矿行为对51%攻击阈值的影响。作者扩展了现有的比特币挖矿博弈论框架，计算了相应的支付矩阵。通过考虑非共谋且激进的量子矿工在经典比特币网络中多次尝试寻找有效区块的场景，确定了最优量子挖矿策略。研究发现，这些最优策略对51%攻击阈值的影响微乎其微。论文的创新之处在于引入了激进量子挖矿策略（Aggressive Quantum Mining Strategy），并允许量子矿工在测量未产生有效区块时重新开始搜索，从而更真实地模拟实际量子挖矿。该结果对于评估基于工作量证明（如比特币）的加密货币所面临的量子挖矿威胁具有重要意义。

该论文探讨了如何将整数分解问题转化为二元优化问题，并尝试使用Pauli关联编码（PCE）算法进行求解。整数分解是RSA等公钥密码学的基础问题，在经典计算机上被认为是困难的，而量子计算提供了一种潜在的加速途径。然而，现有量子因子分解算法（如Shor算法）需要大量量子比特，在近期量子硬件上难以实现。PCE算法具有压缩能力，可以大幅减少所需量子比特数。本文 proposes 将因子分解问题编码为PCE框架中的优化问题，通过量子系统动力学分析候选因子关系。研究者描述了算法设计、与现有量子方法的概念联系，以及在当前或近未来量子硬件上实现的实践约束。初步观察表明，该方法可能为量子计算中的因子分解提供新视角，但本文未宣称计算优势，仅作为探索性贡献。论文适合量子算法研究人员和计算数论学者阅读。

本文给出了一种在plain-model下、一次性信息论安全的高效不可克隆加密方案，用于一个经典比特的加密。该方案克服了先前工作中存在的安全性损失大或加解密效率低的问题：Bhattacharyya和Culf（Nature Physics, 2026）以及Bhattacharyya、Broadbent和Culf的方案要么安全损失为1/poly(λ)，要么需要低效的加解密操作。本文同时避免了这两点，并首次在plain-model下构造了基于伪随机函数态（Bartusek和Goldin）的多重安全（many-time secure）1→2不可克隆加密方案，适用于任意多项式长度消息。核心思路：密钥是n量子比特上均匀随机的非恒等无相位Pauli算子，比特a被加密为该Pauli算子的随机(-1)^a本征态。方案是指数安全的：证明两个接收者都成功恢复比特的概率至多为1/2 + 1/2 * sqrt(2^n/(4^n-1)) = 1/2 + O(2^{-n/2})。根据Broadbent、Culf和Rochette的下界，这是n量子比特密文所能达到的最好概率界（除常数因子外）。主要概念创新在于精确利用Pauli群的交换-反对换平衡结构（光谱意义上）。证明虽然复杂但完全是初等的，使用了标准谱界技术。关键技术工具是一个独立的线性代数引理，非正式地关联了两个不同算子的正定性，每个算子都反映了直觉：如果两个接收者各自能异常频繁地解密，则他们必须频繁地不一致。文章指出，GPT-5.6 Sol Ultra在与作者的扩展对话中发现了该证明并起草了初稿，但作者对本文的正确性负全责。本文适合量子密码学、量子信息理论、密码学基础方向的研究人员阅读。

本文提出了一种无条件安全的、信息论安全的不可克隆加密方案，针对单比特消息，采用一次性私钥模式。该方案在加密和解密方面均保持高效，并且实现了指数级小的不可克隆区分优势。传统加密方案假设攻击者无法同时获取密文和密钥，但不可克隆加密要求即使攻击者获得完整解密设备（包含密钥），也无法克隆出第二个能解密的设备。本文首次在仅依赖信息论安全（即不依赖任何计算复杂性假设）的情况下，构建了满足此性质的不可克隆加密方案。通过巧妙结合量子态特性（如单光子不可克隆定理）和经典加密技术，作者证明了方案的安全性。该结果对量子密码学和安全硬件保护具有重要意义，例如防止量子密钥分发后的密钥克隆攻击。实验上虽未给出具体实现细节，但理论构造为后续实际部署提供了基础。

该论文系统性地研究了变分量子本征求解器（VQE）的对抗鲁棒性问题。VQE是近期量子硬件上估算分子基态能量的领先算法，广泛应用于量子化学、材料科学和药物发现。随着VQE工作负载通过基于云的'VQE即服务'管道部署，它面临来自受损服务组件、恶意共租户或编译栈内部人员的攻击风险，这些攻击可能在使用户获得结果之前篡改结果。尽管已有针对变分量子电路的多种攻击提出，但每个攻击都是在孤立场景下研究的：有些针对量子分类器使用准确率指标，有些针对变分量子算法使用能量误差指标。缺乏统一的评估框架导致不同攻击的相对严重性难以比较，VQE的安全性特征尚不明确。为此，本文提出了VQE-AdvBench，这是第一个针对VQE的统一红队测试基准，将多种攻击纳入单一评估协议以严格评估VQE的对抗鲁棒性。论文按照黑盒、灰盒和白盒访问权限对攻击进行分类，并在固定分子-ansatz-后端-度量配置下，针对H₂和H₃⁺分子在五个噪声校准的IBM后端上评估了七种代表性攻击场景：QTrojan电路后门、QDoor参数后门、FGSM和PGD的参数空间适配版本，以及三种QNBAD噪声诱导变体。实验结果揭示了明确的严重性排序：操纵零噪声外推（ZNE）管道的噪声诱导攻击最具破坏性（误差放大达8.84倍），其次是QTrojan电路级后门（7.52倍），而QDoor参数级后门效果最弱（仅1.37倍放大）。该工作为量子机器学习安全领域提供了首个系统性基准，对保护基于云的量子计算服务具有重要参考价值。

该论文系统地分析了基于样本的量子对角化（Sample-based Quantum Diagonalization, SQD）方法在硬件实现中的鲁棒性。SQD 是一种混合量子-经典方法，它用基于量子处理单元（QPU）采样结果的自洽恢复循环替代了变分优化。尽管 SQD 被认为对噪声样本和不完美的经典输入具有鲁棒性，但其在实际部署中的鲁棒性尚未得到系统分析。因此，预算（shot budgets）、量子比特布局、噪声缓解策略以及初始化 Ansatz 的耦合簇单双（CCSD）振幅等参数往往缺乏明确的实验指导。论文在 IBM Heron 硬件上对 SQD 的鲁棒性进行了分析，涉及这些维度。实验发现：结构化的 CCSD 振幅扰动（包括完全归零）仅导致与清洁基线相比适度的能量偏移；不同布局和噪声缓解设置之间的差异在第一次恢复迭代中较大，但在几次迭代后迅速缩小；精度在中等预算时达到饱和，而过大的预算反而略微恶化恢复的能量，这可能是由于工作集选择限制了额外样本的价值。这些结果揭示了 SQD 在哪些方面提供了真正的部署鲁棒性，以及其局限所在。适合量子计算研究者和基于硬件的算法设计者阅读。

该论文首次提出针对变分量子算法（VQAs）的参数供应链后门攻击——CutBackdoor。VQAs是近期量子计算的主要范式，结合了参数化量子电路与经典优化，广泛应用于量子化学、组合优化和量子机器学习。实际部署中，由于量子电路规模常超过硬件可用量子比特数，量子电路切割（如CutQC）成为必要执行策略，而预训练参数通过公共仓库分发引入了供应链安全风险。现有量子后门攻击要么引入可检测的电路修改，要么依赖设备特定噪声，且均未考虑电路切割作为攻击面。CutBackdoor利用CutQC的切割电路执行作为部署阶段触发器：攻击者在参数中植入后门，使得在完整电路验证时保持低误差（高隐蔽性），但在受害者因资源限制调用切割流程时，大幅增加切割路径的重建误差（1.3倍至2.9倍能量放大）。该攻击无需修改电路，无需攻击者在线参与。理论分析结合在IBM量子后端多个基准（VQE、VQD、QAOA）上的实验验证了攻击有效性，并表明零噪声外推（ZNE）仅能部分缓解。该工作揭示了量子计算软件供应链的新型攻击面。

该论文提出了一种空间高效的量子算法，用于解决素数域上的椭圆曲线离散对数问题（ECDLP），这是密码学中的基础难题。Shor算法在理论上能高效求解ECDLP，但实际量子实现需要大量量子资源，尤其是逻辑量子比特数。当前最先进的实现需要超过1000个逻辑量子比特（针对256位素数域曲线）。本文的主要贡献是设计了一种新的空间高效可逆模逆电路，解决了仿射坐标点加法中主要的空间瓶颈。该电路基于扩展欧几里得算法，通过引入长度寄存器和位置控制算术，精炼了Proos和Zalka的寄存器共享技术，以紧凑方式存储和更新中间变量。进一步优化了可逆更新过程并构建了相应的受控算术电路。最终，整个ECDLP量子算法实现仅需3n+6⌊log₂n⌋+O(1)个逻辑量子比特和919n³/log₂n+O(n²)个Toffoli门，其中n是素数位数。对于256位素数域曲线，仅需835个逻辑量子比特，低于Chevignard等人（EUROCRYPT 2026）的1098个和Babbush等人（ArXiv Preprint 2026）的1175个。论文还结合了中间测量和经典前馈操作，提供了空间高效的受控仿射点加法电路，完整实现了求解ECDLP的Shor算法。适合量子计算和密码学研究者阅读。

本文探讨了量子机器学习（特别是量子生成对抗网络QGAN）在评估后量子密码（PQC）协议安全性方面的潜力。随着量子计算机的发展，传统密码学面临威胁，因此后量子密码标准正在推进。然而，当前量子计算机虽规模有限，但仍可能被用于寻找PQC协议的弱点。作者提出利用QGAN架构将哈希基数字签名的概率分布加载到量子计算机内存中，从而辅助分析协议的安全性。实验结果表明，近期的混合量子-经典方法具备此能力，可作为利用量子计算攻击后量子密码原语的第一步。该研究为量子辅助密码分析提供了新思路，但尚未实现实际攻击。

该论文首次提出针对容错量子计算机中解码系统的侧信道攻击新类型。在容错量子计算中，解码器负责处理从量子硬件实时获取的综合征数据以纠正错误。然而，论文指出这些综合征数据可能泄露正在执行的逻辑电路信息，从而构成侧信道攻击。作者引入了“门指纹”概念，即综合征数据中能指示特定逻辑运算的独特模式。通过聚焦于表面码中的Clifford+T计算，他们展示了不同逻辑操作如何在综合征数据中产生可区分的指纹。进一步，论文探讨了如何利用这些指纹推断量子计算机上运行的电路或算法。实验表明，解码系统可成为攻击向量。因此，建议解码系统应由可信方构建或加强安全防护。该研究对量子计算安全领域具有前瞻意义，适合量子安全研究人员和量子计算机架构开发者阅读。

该论文研究了量子分类器在对抗性扰动下的安全性问题，特别关注基于梯度的测试时攻击在量子场景下的实际成本。传统上，攻击者可以通过自动微分廉价获取梯度（便宜梯度原理），但在变分量子分类器中，由于量子测量存在有限统计噪声（shot noise），每个梯度分量必须通过重复执行量子电路来估算，导致攻击者需要消耗与输入维度相关的测量预算。理论分析表明，在无偏梯度估计规则下，单步攻击至少需要与输入维度d的平方成正比的测量次数（具体为d^{5/2}量级），而迭代攻击的成本更高。仿真实验在高达784维的输入上验证了这一规律：对于缓解了贫瘠高原效应的模型，实际总测量次数遵循d^{5/2}几何下限；对于深度电路（未缓解贫瘠高原），梯度范数随维度衰减，但考虑测量梯度范数后，恢复出d^{3/2}的shot噪声几何。与经典基线（其攻击开销与维度无关）相比，量子梯度成本比随维度增长为d^{3.00}，因此攻击者的相对成本随模型规模发散。在IBM量子处理器（ibm_boston，4量子比特电路，d=12）上的实验复现了这一效应：在匹配预算下，设备上的攻击结果与理想模拟相差仅几个百分点，高测量次数的梯度忠实于精确梯度。该防御机制仅在正向映射经典难以模拟时有效，此时白盒攻击者无法利用“模拟并反向传播”的捷径，必须支付论文所量化的测量成本。适合对量子机器学习安全感兴趣的读者，以及关注量子优势实际应用的研究人员。

该论文研究量子中继网络中的路由安全性问题，聚焦于对抗性共学习与可解释鲁棒性。作者将量子密钥分发（基于Ekert-91协议）中的路由选择建模为对抗性Bandit问题：Alice（合法用户）选择端到端的中继路由作为动作，Eve（攻击者）选择攻击面（包括边拦截-重发攻击或中继内存退化攻击）。收益通过缓存的SeQUeNCe模拟E91协议转录本获得，当有限样本统计量违反CHSH不等式时Alice获得一个回合胜利。在50种结构化拓扑上执行对抗性共学习，发现学习得到的保留率与全矩阵极小化参考高度相关（Pearson r=0.99）。在单表面Eve动作模型下，瓶颈链路家族保留率为零，而非瓶颈家族遵循1-1/N覆盖原则。然后，作者针对图级、攻击级和路由级拓扑语料库目标拟合决策树解释模型，并报告其忠实度。最后，为本地语言模型构建提示记录以总结决策树证据，形成量子中继网络博弈的开源解释工作流。该工作为量子网络路由的安全性评估提供了新的对抗性学习视角和可解释分析框架。

本文研究了量子传感器网络在函数估计中的应用，并首次探讨了其隐私保护问题。量子传感利用量子纠缠实现比经典传感更优的灵敏度（海森堡极限缩放 O(1/n^2)）。然而，当传感器网络用于测量敏感数据（如生物医学数据）时，可能遭受隐私攻击。作者首先展示了纠缠传感器网络容易受到特定隐私侵犯攻击。为此，他们提出了融合差分隐私的量子传感协议，在保持海森堡极限缩放的同时实现隐私保护。核心协议通过在传感哈密顿量中直接注入噪声，在函数估计均方误差的 O(1/n^2) 缩放与隐私水平之间取得权衡。在假设网络存在公共随机源且恒定比例节点诚实的情况下，该协议可本地实现，并达到 (O(1), δ)-差分隐私（δ 任意小），同时保留海森堡极限缩放。作者还证明了协议能抵御经典和量子对手的多种攻击，并发现量子技术在隐私-效用权衡中的优势。该工作为量子传感在实际隐私敏感场景中的应用奠定了基础。

本文提出了一种将小规模Module Learning With Errors (MLWE)问题编码为二次无约束二进制优化（QUBO）模型的系统性框架，旨在利用量子退火硬件求解。核心创新在于将秘密系数和显式误差变量统一编码到二进制优化结构中，从而通过基态解同时恢复两者。作者进一步分析了QUBO优化景观在加性扰动下的稳定性，证明可容许噪声区域构成一个由候选秘密竞争定义的凸多面体，并建立了与最优和第二优解之间能隙的等价关系。在低维基准实例上的精确仿真实验表明，秘密和离散化误差向量均能正确恢复，且几何稳定性区域与能隙行为一致。此外，本文量化了随MLWE维度增长所需的逻辑变量和嵌入开销，评估了在量子退火架构上的可行性。尽管当前量子退火硬件尚无法处理密码学相关参数，该方法为在量子优化环境中研究格基问题提供了结构化基础，但不构成对标准化后量子密码方案的实际威胁。

该论文报告了一个基于量子密钥分发（QKD）的VPN原型系统，它通过ETSI GS QKD 014标准化API获取QKD生成的密钥，并使用AES-256-GCM算法对IP流量进行实时加密。系统设计上，VPN在数据包中内联携带密钥标识符，本地密钥管理实体（KME）根据标识符提供匹配密钥。研究首先在受控的KME模拟器中验证了密钥传递流程的正确性，随后将两个Jetson Xavier NX边缘计算设备连接至LuxQuanta NOVA QKD平台进行真实环境测试。实验成功实现了连续8小时的双向实时音视频传输，验证了标准密钥传递接口将经典VPN应用与QKD基础设施集成的可行性。该工作解决了QKD密钥与现有VPN协议栈的兼容性问题，展示了在安全关键通信场景中利用量子安全密钥增强加密强度的实际路径。主要贡献包括：1）实现了符合ETSI标准的QKD密钥交付接口；2）设计了轻量级的密钥标识符带外传输机制；3）通过长时间连续测试证明了系统的稳定性和实用性。本文适合对量子安全网络、VPN密钥管理及实用化QKD系统感兴趣的网络安全研究人员和工程人员阅读。

该论文研究了基于关联光物理不可克隆函数（PUF）的噪声受限秘密密钥协商协议。光PUF利用相干光在无序光学结构中散射产生的随机但可复现的散斑图案作为硬件指纹。论文考虑一对关联的光学PUF，分析在制造工艺变异和环境影响（噪声）条件下，两个诚实方如何利用这些相关指纹建立共享秘密密钥。作者开发了一个完整的信息论密钥协商框架，包含以下三个关键组件：1）安全草图（secure sketch）用于处理指纹间的细微差异；2）纠错（error reconciliation）协议，包括实用方案和接近信道容量的方案；3）隐私放大（privacy amplification）以消除泄露信息。论文量化了公开辅助数据（helper data）中的信息泄露，并推导了最终秘密密钥长度的下界，明确了在不同噪声水平下安全密钥协商的可行性。研究还比较了实用纠错方案与理论极限的性能差距。最后，论文讨论了如何将双光PUF集成到量子密钥分发（QKD）网络中，作为一种不依赖计算安全性假设或可信第三方的初始预共享密钥建立机制。适合量子密码、硬件安全、信息论安全领域的研究人员阅读，为物理层密钥生成提供了理论分析基础。

本文是一篇关于量子网络中认证问题的综述论文。作者从量子通信的角度，系统梳理了认证这一密码学任务的三个主要类型：经典消息认证、量子消息认证和实体认证，并涵盖了近期基于硬件的认证方法。对于每种类型，论文介绍并比较了代表性协议的安全假设、设置要求、可组合性以及在大型或动态网络中的可扩展性，据此识别和推荐合适的候选方案。此外，论文还调查了应用场景：详细分析了认证与量子密钥分发（QKD）的关系，并将讨论扩展到QKD之外的协议，其中认证的角色更为复杂。核心结论是：认证要求并非量子网络的内在限制；与所有安全通信一样，每个协议依赖于特定的认证资源，并且该协议的安全性声明只有在该认证资源及其部署假设明确的情况下才有意义。同时，现有经典和量子文献已提供了多种量子安全的认证方案，当仔细匹配所需功能、假设和安全保证时，这些方案可以支持不同的应用。本文适合量子通信、密码学和安全领域的研究人员阅读，以了解量子网络中认证的最新进展和对比分析。

本文研究量子算法和密码学中的一个核心挑战：如何推理以随机群元素（如随机函数、置换或酉算子）为 oracle 的算法。经典方法采用惰性采样，即 oracle 不预先承诺整个群元素，而是动态采样部分信息。本文提出了一种量子惰性采样的模拟方法：压缩 oracle（或记录 oracle），这是一种允许实时模拟量子查询的量子数据结构。该结构最初由 Zhandry (CRYPTO '19) 针对随机函数提出，随后由 Ma-Huang (STOC '25) 推广至酉算子，Carolan (STOC '26) 推广至置换，并在安全证明和下界中因可解释性而得到广泛应用。本文从第一性原理出发，定义并分析了一种通用且可解释的路径记录 oracle，它能够完美模拟 $U(N)$ 的任何闭子群中的随机元素。该 oracle 以叠加态存储 t 个输入-输出对，其更新用群张量幂表示的交换子来描述，从而透明地记录算法所学到的信息。本文扩展了 Grinko-Yoshida (QIP '26) 的工作，他们给出了另一种通用压缩 oracle，但缺乏清晰的可解释性。路径记录的一个有趣应用是允许直接比较不同群的压缩 oracle，从而为证明伪随机性提供了一种新技术。例如，比较 $S_N$ 和 $U(N)$ 可以得出迄今为止最简单的伪随机酉构造：伪随机置换与随机 Clifford 的乘积 PC，改进了之前的 PFC 构造 (Metger-Poremba-Sinha-Yuen, FOCS '24; Ma-Huang, STOC '25)。本文的主要贡献在于提出了一种通用、可解释的量子路径记录 oracle，并展示了其在伪随机构造中的应用，对量子算法和密码学理论具有重要价值。

本文提出 BPBO（Blindness-Preserving Brickwork Optimization）方法，旨在优化通用盲量子计算（UBQC）中的砖墙图模式，同时保持客户计算的盲性。UBQC 使用 BFK09 砖墙图，其结构独立于计算，计算通过测量角度编码，限制了基于图变换的优化。BPBO 在盲层之下进行认证的局部重综合，检测一、二、三线区域，对每个候选区域要么证明语义下界，要么提供可执行证据，并在检查分支帧、输出帧和盲行为后接受替换。优化后的输出仍是标准砖墙模式，并使用逻辑量子比特复用的 UBQC 执行栈运行任意长度模式（使用 n×2 个活动逻辑量子比特）。层证据包括：一线 H 计数下界、二线 CNOT 代价下界、三线奇偶账本下界、干净的三单元 CCZ 证据（其最优性限于 CNOT+T 相位门系列）、以及端点目标三单元 CCX/Toffoli 应用证据；固定中间目标 CCX 情况保留为四单元后备。安全方面，BPBO 保持 UBQC 的盲性，并与原有验证保证兼容。在 Bell/CX、Grover-2、端点 Toffoli 和 Grover-3 评估案例中，BPBO 展示了认证局部缩减；最大案例 Grover-3 中，模式从 3×725 缩减至 3×98，同时保持预期标记态统计量。

该论文研究量子伪随机态（PRS）的安全性放大问题。PRS是一种量子状态，其行为类似于随机状态，用于量子密码学和量子计算中。已知存在1-PRS（抗单拷贝区分器）构造，但实际应用中需要t-PRS（抗t拷贝区分器）以确保安全性。此前，Ananth和Goldin（arXiv 2025）仅能对一类受限的1-PRS构造（仅使用少量辅助量子比特）实现放大。本文提出通用方法：通过仔细管理构造中使用的随机性，并运用量子提取器（quantum extractors），可以消除任意长度的辅助寄存器，从而将任何1-PRS放大为t-PRS，且无需额外假设，对于安全参数中的任意多项式t成立。主要贡献在于证明了1-PRS到t-PRS的通用可放大性，消除了对构造的特殊限制，扩展了PRS在量子密码协议中的应用范围。实验（理论证明）表明该方法有效。该结果适用于量子密码学、量子安全通信等领域的研究者。

本文针对量子多方阈值隐私集合交集（TPSI）问题提出了一种新协议。传统TPSI要求只有当交集基数达到预设阈值时才揭示交集，而现有量子TPSI协议通常依赖第三方（TP）解读最终结果，偏离了显式基数测试的范式。本文设计了一种基于旋转的量子构造，其中单光子序列依次经过参与方数据旋转、TP-参与方掩码旋转以及相关聚合旋转，生成隐藏标签测量向量。TP虽然能完成最终测量，但无法解读结果的语义含义。在此基础上，本文通过基于不经意线性评估（OLE）的内积过程和轻量级乱码电路实现阈值决策，仅输出交集基数是否大于等于阈值的指示函数，再根据条件重构交集。文章证明了协议的正确性和安全性，并在IBM Qiskit平台上通过量子电路仿真验证了可行性。该工作为后量子密码学中的安全多方计算提供了新思路，特别适用于需要隐私保护且只关心交集是否达到特定规模的场景。

本文提出了一种可验证且抗共谋的多方量子私有集合操作协议，重点解决阈值私有集合交集（TPSI）问题。传统的量子TPSI协议通常依赖第三方（TP）解释最终结果，偏离了TPSI的基数测试范式。作者提出了一种基于旋转量子构造的新协议，通过单光子序列的逐步处理，包括参与方数据旋转、TP-参与方掩码旋转和相关聚合旋转，生成隐藏标签测量向量。TP能够完成最终测量但无法解读结果的语义含义。基于这些隐藏测量，进一步通过不经意线性评估（OLE）的内积过程和轻量级混淆电路实现阈值决策，仅在条件满足时揭示交集大小是否达到阈值，然后有条件地重建交集。论文证明了协议的正确性和安全性，并在IBM Qiskit平台上通过量子电路仿真验证了可行性。该工作为量子安全多方计算提供了新的思路，尤其适用于需要隐私保护且抗共谋的场景。

本文研究了量子伪随机状态（Pseudorandom States, PRS）的拉伸极限问题。PRS 是经典伪随机生成器的量子模拟，由 Ji, Liu 和 Song (CRYPTO '18) 提出。经典伪随机生成器具有输出可拉伸至任意长度的性质，但量子情形下该性质是否成立尚不明确。本文首次证明了单副本安全的量子伪随机状态（1PRS）在不同输出长度之间存在黑盒分离。具体而言，作者构造了一个量子神谕（oracle），在该神谕下，输出长度为 m(n)=1.1n 的 1PRS 是存在的，但对于任意 ε>0，输出长度为 m(n)=Ω(n^{2+ε}) 的 1PRS 不存在。证明方法依赖于 Chen, Coladangelo 和 Sattath (EUROCRYPT '25) 引入的公共 Haar 随机状态（CHRS）模型，并发展了一种新技术来限制该模型中任何 1PRS 生成器所能有效利用的 CHRS 资源状态的数量。该结果揭示了量子伪随机性质在拉伸过程中存在根本性的限制，与经典情形形成鲜明对比。本文主要贡献包括：(1) 给出了首个关于 PRS 拉伸的黑盒分离结果；(2) 证明了长输出 PRS 需要更强的假设或构造；(3) 为量子密码学中伪随机性的理论基础提供了重要见解。适合量子密码学、量子计算理论及伪随机性理论的研究者阅读。

该论文提出一个基于量子计算的一次性签名（one-shot signature）方案，并给出了预混淆（pre-obfuscation）电路级实现。一次性签名是一种特殊的数字签名，每个密钥对只能用于签署一条消息，但具有广泛的应用场景，例如委托签名、安全令牌转移以及公开可验证的随机数生成。论文的核心方法是利用可穿刺伪随机函数（puncturable pseudorandom function）的输出，构建一个随机仿射陪集（affine coset）上的叠加态，并设计一个测试陪集成员资格的量子电路。签名过程将量子密钥与消息字符串一起处理，生成经典签名，而验证可由经典验证者在多项式时间内高效完成，无需量子计算能力。该方案具有无算法错误的特性，即签名和验证流程具有完美正确性。在资源消耗方面，逻辑量子比特数量为 Θ(κ log(r) + n + l)，其中 r 是公钥大小，n+l 是签名大小，l 是消息长度，κ = Ω(n) 是密码安全参数；门复杂度为 Θ(n³ + nl)。论文还针对不同 n 值给出了具体的量子比特和门数量估算，并指出了为实现对抗经典和量子多项式时间攻击的安全性，需要在哪些电路组件上施加混淆（obfuscation）。该工作为量子密码学中的实用签名方案提供了理论框架和硬件实现基础，适合量子计算、密码学以及安全协议设计领域的研究者阅读。

本文研究在未知、平稳、单位性量子比特信道下进行量子密钥分发（QKD）的实际场景，同时假设通信双方由于相对运动和旋转等原因无法建立全局共享参考系。该场景常见于卫星QKD中。作者提出两种方法克服物理量子比特噪声和缺少共享参考系的问题。第一种方法通过将缺少共享参考系吸收到信道定义中，在不需共享参考系的情况下构建信道的泡利转移矩阵（PTM）描述，然后识别PTM的奇异向量作为最优信号态的布洛赫向量。在优化后的局部基下，所得关联等价于泡利信道（仅需对结果重新标记），从而证明BB84和六态QKD协议在此条件下的最优性。第二种方法称为顺序基匹配（SBM），通过顺序识别信道优化的局部基来实现QKD。实验表明两种方法在有效密钥交换速率上等价。该工作为实际无共享参考系环境下的QKD提供了可行方案，尤其适用于卫星通信等场景。

该论文提出了一种名为CIM-BDD的混合有界距离解码（Bounded-Distance-Decoding）求解器，用于破解基于学习带误差（LWE）问题的后量子密码（PQC）系统。核心创新在于将LWE问题通过一种严格的免惩罚（penalty-free）映射转换为二次无约束二元优化（QUBO）问题：首先通过代数消去秘密向量，将LWE嵌入到一个q-ary格中，从而吸收模运算并重新表述为最近向量问题（CVP）；然后将平方误差范数直接用作QUBO能量，使得密码学噪声成为需要最小化的目标而非惩罚约束。为了在当前的噪声中等规模量子（NISQ）设备上实现该模型，论文设计了一种特殊的编码方法：连续松弛的Babai最近平面投影（CR-BNP）驱动自适应混合进制编码器，大幅减少了量子比特数量以及QUBO系数范围，从而仅需一次批量硬件提交即可完成。此外，还推导了一个统计有界早停阈值（T_early），该阈值可充当单边证书并兼作决策LWE区分器。研究团队在达姆施塔特工业大学LWE挑战数据集上验证了框架，在相干伊辛机（Coherent Ising Machine）CPQC-550上对40维实例进行了搜索LWE和决策LWE的端到端演示。这项工作为量子-经典混合密码分析建立了新的算法-硬件协同设计范式，揭示了NISQ设备对PQC潜在的实际威胁。

本文提出并分析了一种基于贝尔态的无源用户环回量子密钥分发（Loop-Back QKD）架构，用于在两个不需要量子发射器或探测器的被动用户之间建立秘密密钥。在该设置中，一个主动站Alice提供纠缠态基础设施，保留初始制备的贝尔对中的一个量子比特，并将传输子系统发送给两个被动用户B1和B2。每个被动用户对相同的传输子系统施加一个本地泡利操作，因此Alice观察到的有效操作是U_eff=U2U1。子系统返回后，Alice执行贝尔态测量，并利用她对初始贝尔态的私有知识确定性地识别出有效泡利操作。然而，当本地选择独立且均匀随机时，各个因子U1和U2在代数上对Alice隐藏。公开的有效操作充当类似奇偶校验的约束：每个被动用户可以根据自己的私有选择推断对方施加的操作，而主动站仅知道全局组合。该构造将无源用户环回QKD的基本分布式变换机制迁移到纠缠态领域。与单量子比特无源用户方案（其有用事件本质上是后选择的）不同，贝尔态版本的主要限制是贝尔态测量的成功概率。论文讨论了协议的代数结构、其作为基础设施辅助的中介密钥建立机制的解释，以及保护被动泡利调制器免受主动注入或特洛伊木马攻击所需的物理假设。

本文提出并形式化了超空间浓度（superspace concentration）作为一种量子资源，并通过焦点度量 F(ρ) = λ_max(ρ_super)（即约化超空间态的最大特征值）来量化量子系统将信息权重集中到扩展自由度空间中某个优先子空间的能力。作者围绕该度量建立了完整的资源理论框架，并通过GPU加速数值模拟验证了其性质。对于超空间维度 dS ∈ {2,4,8,16,32}，解析退相干预测被确认达到机器精度（1.11×10^{-16}）。在四种焦点非生成信道和六种系统配置下，对10,000个随机态的焦点单调性进行测试，零违规。焦点量子态在抵抗相干酉攻击时表现出比标准保真度预测显著更强的鲁棒性：在攻击强度 ε=0.302 时焦点仍保持在0.9以上，而保真度在 ε=0.174 时已低于0.9。进一步证明焦点度量与 U(dS)-不对称度量在操作上截然不同：在相干且定向攻击下不对称度保持近零且不提供鲁棒性信号，而焦点度量跟踪谱浓度并在 ε>0.3 前保持鲁棒。通过恒等式 F(|ψ_k⟩⟨ψ_k|) = P(marked) 明确建立了 Grover 算法与超空间浓度的联系，为 oracle 查询复杂度提供了资源理论解释。最后，首次数值刻画了焦点容量缺口 ΔF，识别出 log_2(dS) 标度律，并在乘积和关联噪声通道中得到确认。该工作为量子算法安全性分析提供了新视角，尤其适用于评估量子计算对抗攻击的鲁棒性。

该论文提出了一种基于Bell态扩展的环回量子密钥分发（QKD）协议，旨在解决双向QKD协议中存在的经典信息泄露、信号空间局限于可预测子空间以及对抗替代或纠缠交换攻击时的检测能力有限等问题。新协议保留了环回QKD架构的核心特征——简化且无需测量的远程终端，同时利用纠缠Bell态和远程节点的确定性局部Pauli编码来提升效率和检测能力。关键创新在于：Alice私下制备并知晓初始Bell态，该状态作为隐藏参考，使她能够解释Bob引起的Bell态跃迁，同时阻止攻击者在未获取该参考的情况下重建编码。通过利用Bell态族内和跨族跃迁，协议将有效信号空间扩展到超越早期双向协议的子空间限制。Alice通过Bell态测量确定性地推断Bob的操作，无需任何基筛选。尽管传输子系统保持局部最大混合，但隐藏初始Bell族会放大可分离替代策略下的扰动，从而每轮实现约3/4的固有检测概率。在效率方面，该协议消除了单量子比特环回方案的内在后选择限制：有效吞吐量仅受Bell态测量成功概率限制，在线性光学实现中可达50%。这些特性使得该方案特别适用于移动或边缘QKD场景，其中被动远程节点必须在高损耗和有限交互时间下运行。

本文探讨了量子加密克隆（quantum encrypted cloning）与量子秘密共享（QSS）之间的深层联系。传统观点认为，量子加密克隆协议可以映射到特定的QSS方案。本文则采取逆向视角：将QSS的访问结构作为设计库，从中提取量子加密克隆方案。核心思想是，如果一个QSS方案包含一个非授权公共交集（即所有授权集共享一个公共子系统，而该子系统本身是非授权的），那么该结构就支持量子加密克隆。其中，公共子系统被解释为量子密钥，而非公共部分则被视为相对于该密钥的加密克隆。这一视角表明，量子加密克隆并不需要超越QSS的新的可恢复性概念，改变的只是对QSS组成要素的操作解读——将其视为延迟赎回和替代赎回机会的机制。该框架将完美秘密共享与完美保密分离：完美的QSS产生禁止非授权子系统的加密克隆方案，而斜坡QSS（ramp QSS）自然地允许中间性的、部分信息泄露的非赎回子系统。因此，量子加密克隆从一个特定协议拓展为一种通用的访问结构原语。作者通过阈值型、斜坡型、层次型和区隔型等架构展示了该提取原理，并说明了加密克隆可以是对称或不对称的、单个或复合的、完美隐藏或有信息泄露的。等价地，这些构造可视为等距量子码的重叠擦除恢复区域。本文建立了秘密共享作为加密量子冗余的系统设计语言。

本文研究经典验证量子计算中的核心工具——反对易算符测试，并探索其所需的密码学结构。作者首先形式化定义了“非对易测试”（ToNC），这是一种量子证明者与经典验证者之间的交互协议：验证者发送一个挑战比特c，证明者根据c测量两个二进制可观测量P0或P1之一并返回响应。协议要求诚实证明者能通过测试，而恶意量子证明者无法同时成功应对两个挑战。论文的核心贡献在于证明了ToNC与经典密码学原语之间的蕴含关系：（1）ToNC本身即可构造经典通信的密钥协商协议（KA），该协议允许双方通过经典信道协商共享密钥，且能抵抗量子 adversaries；（2）ToNC与单向函数结合可构造不经意传输（OT），OT是更高层密码协议（如安全多方计算）的基础。在技术路径上，作者发展了后量子密码学中困难性放大（hardness amplification）的两个重要工具：后量子硬核测度定理（post-quantum hard-core measure theorem）和后量子交互XOR引理（post-quantum interactive XOR lemma）。前者指出，对于任何高效可采样、具有高最小熵的分布（其中量子电路预测b的优势至多为δ），存在一个密度为(1-δ)的子分布，使得b几乎达到最优的量子难预测性。后者断言，对于任何经典交互协议，若量子敌手猜测私有挑战比特b的优势至多为δ，则两次顺序重复可将猜测挑战比特异或b1⊕b2的优势降低至δ^2加上可忽略函数。这些工具独立于主要结果具有广泛意义，为后量子密码学中安全性的紧致归约提供了新方法。本文适合对量子密码学、经典验证量子计算以及后量子安全协议设计感兴趣的研究者阅读。

本文综述了连续变量量子密钥分发（CV-QKD）中的多维协调技术。CV-QKD 需要在低信噪比和长距离下实现高效协调。多维协调通过将物理高斯量子信道转换为虚拟二进制输入加性高斯白噪声（BIAWGN）信道，从而能够使用现代纠错码。本文回顾了多维协调的原理，重点介绍了超越代数维度1、2、4、8的高维构造。描述了虚拟信道的构造，讨论了反向协调的实际编码方案，并分析了它们与线性纠错码的集成。此外，还提出了一个开源仿真框架 HDirac，用于实现任意维度的多维协调，并使用它评估最先进的 LDPC 码。结果突出了维度、协调效率和帧错误率之间的关键权衡，为 CV-QKD 系统设计提供了实用指导。

本文作者构造了一族二维局域、常数深度的量子电路，其输出的量子态在指定切割面上的纠缠熵无法在量子多项式时间内估计。与之前认为伪纠缠态需要伪随机性不同，常数深度量子电路可以通过多项式数量的量子样本学习得到，因此作者构造的伪纠缠态本质上是公钥的而非伪随机的。这表明在浅层电路体制下，伪纠缠与伪随机性是可以分离的：前者可行而后者不可能。该构造基于[DJ25]中引入的稠密-稀疏学习带噪声奇偶性问题的量子难解性，并使用了线性映射 x→Mx 的有界扇入、有界扇出经典随机化编码，该编码本身可能具有独立的研究价值。作为应用，作者获得了学习一维和二维局域哈密顿量基态（沿固定切割）纠缠结构问题的量子难度。一维哈密顿量具有逆多项式能隙，而二维哈密顿量具有常数能隙。这一结果补充了[BZZ24]仅针对一维情况基于因子分解的难度结果，尽管后者实现了体积与面积纠缠差异。

该论文提出一个用户友好的软件平台，用于生成、分析和评估伪随机比特序列的可预测性。平台支持经典伪随机数生成器（如线性反馈移位寄存器LFSR和梅森旋转算法MT）及其混合结构，特别是LFSR-MT混合序列的复杂性和抗预测能力。平台集成了统计度量和数据驱动方法，并利用机器学习和深度学习工具来探究确定性PRNG即使在结构更复杂时仍可能存在的部分可预测性。实验结果表明，算法随机序列生成器在不可预测性方面存在固有局限性，从而支持在安全关键应用中使用量子随机序列。通过与经典LFSR-MT序列的对比，量子随机序列因其非确定性的物理起源而展现出更高的不可预测性。论文还讨论了量子随机序列在干扰（jamming）应用中的潜在用途，强调其对抗基于预测的攻击的鲁棒性。该平台为现代电子、传感和量子通信系统中的随机序列生成器提供实用的分析、比较和基准测试工具。

本文提出了量子定位（quantum localization）和轨迹验证（trajectory verification）的新概念，旨在加强位置基密码学的安全性。传统的位置验证（position verification）协议仅保证攻击方成功的一部分位于声明的时空点，但允许分布式敌手联合模拟一个证明者，从而规避了“位于某位置”的实质含义。为解决这一问题，论文定义了量子定位，要求存在一个指定的、不可克隆的量子状态恰好位于被验证的时空点，且该状态不能在其它任何地方找到。基于此，轨迹验证自然引申为量子信息在时空中的可验证追踪。作者利用不可克隆密码学中的陪集状态（coset states）构造了量子锚定状态（quantum anchor states），并基于此设计了量子定位和轨迹验证协议。安全性证明在经典预言机（理想混淆）模型下完成，可通过后量子不可区分混淆在普通模型中启发式实例化。此外，论文还提出了功能定位（functionality localization）概念，保证敌手只能在被验证的时空点计算一个秘密函数，而无法在其它位置计算，从而将计算能力定位到特定时空。本研究为位置基密码学提供了更坚实的基础，并探讨了更广泛的应用可能性。适合对量子密码学、位置验证和不可克隆性感兴趣的研究人员阅读。

本文探讨不可克隆加密（uncloneable encryption）在满足不可克隆不可区分性（uncloneable indistinguishability）这一强安全概念下的存在性问题。不可克隆加密是一种对称密钥加密方案，能够以极强的方式防止密文被复制。研究目标是尽可能弱化已知存在（多次安全）不可克隆加密所需的前提假设。作者基于信息论意义上的“不可克隆比特”（即一次安全的单比特不可克隆加密方案）的存在性，推导出以下关键结论：（1）如果存在多次安全的对称密钥加密方案，则存在多次安全的任意长度消息的不可克隆加密方案；由于多次安全的不可克隆加密本身就蕴含多次安全的对称密钥加密，该结果是最佳的。（2）如果存在伪随机酉变换（pseudorandom unitaries），则存在具有相同副本安全性的多次安全任意长度消息的不可克隆加密方案。这些结果表明，多次安全的不可克隆加密可能源自“微密码”（microcrypt）世界中的具体假设——即即使在P=NP的情况下仍可能成立的非结构化量子密码学假设。本文属于量子密码学基础理论的研究，适合对量子加密理论及密码学基础假设感兴趣的读者。

量子机器学习（QML）正从研究原型转向云服务部署，进入监管行业后面临两大实际挑战：一是重校准间的硬件噪声漂移，二是攻击者可能控制执行环境，用行为相似但数学上不同的量子通道替换声明的通道。现有QML验证工作（脉冲级噪声、输入漂移、输入扰动鲁棒性、设备身份）均未涵盖这些问题。本文提出QML-PipeGuard，一个基于合约的框架，通过统一的数学机制应对两类挑战。该框架在运行时通过行为指纹（在层析结构测量族下可观测量期望值的向量）表征QML管线，并运行两种模式：漂移感知监控（在标定容差内吸收良性校准变化）和对抗检测（将通道替换视为信息完备可观测量合约的违反）。框架贡献包括：编码器-ansatz-测量通道的管线组合处理（针对单量子比特Pauli族给出紧框架界C=sqrt(3)）、有限样本复杂度界、以及分离对抗与自然漂移贡献的容差分解。在IBM Heron r2处理器（ibm_fez）上的两量子比特QSVM管线端到端验证表明：约定的测量预算（约1.4万次）可在一个批处理作业内完成，恶意通道以宽安全裕度被检测到（同时规避弱合约），典型硬件漂移在容差范围内。本文适合量子信息安全、机器学习安全及云服务可靠性领域的研究人员阅读。

该论文提出了一种基于量子Fisher信息（QFI）谱分析的几何感知框架，用于实现最优的量子差分隐私（DP）。核心思想是利用QFI度量的双重性：既衡量参数估计精度（计量学），也衡量量子态可区分性（隐私）。传统量子DP机制通常采用各向同性的去极化噪声，而该框架通过将噪声对齐到量子嵌入的QFI本征结构，引入方向相关噪声。作者证明了六个主要定理：(1) 极小极大最优机制将噪声预算集中在主导QFI本征模上，达到ε = (Δ²/2)λ_max(1-cγ)，相比经典DP有O(d/λ_max)优势；(2) 混合态QFI分解表明，对手基下的退相会增加可访问信息，而错基退相则从硬件噪声中提供建设性的隐私放大；(3) 严格的隐私-效用不确定关系 ε·(1-F) ≥ (Δ²/2)Tr(F)/d；(4) 自适应QFI估计以O(1/√n)收敛，得到1.92倍更紧的界；(5) QFI对齐的组合在标准组合中饱和于O(1) vs O(k)；(6) 硬件噪声可用于隐私放大。作为推论，还讨论了对抗脆弱性、Wasserstein保证、子空间投影和零知识审计协议。实验在Qiskit Aer GPU仿真、156量子比特的IBM Quantum硬件（ibm_fez）上验证，与经典DP基线相比，在等效效用下达到ε≈0.001 vs ε≈4800。该工作为量子机器学习中的隐私保护提供了理论基础和实用方案。

该论文针对“先窃取流量、后用量子计算机解密”的量子威胁（HNDL攻击），提出了一个结构化的密码暴露度量框架。作者指出，当前常用的加性评分模型（如将密码脆弱性与运营暴露简单相加）在数学上无法正确反映威胁的本质，因为这两者之间存在着固有的交互作用。论文基于三个关于对手产出和价值衰减动态的基本假设，推导出HNDL泄露概率的函数形式：它分解为时间风险项、密码脆弱性与运营暴露的乘积项，以及由防御-攻击强度比决定的饱和分母项。该框架的关键贡献在于：(1) 表明边际敏感度并非全局常数，而是依赖于组织在脆弱性-暴露平面中的位置；(2) 解释了为何加性评分无法再现这一结构，因其构造中缺少交互项。实验部分通过合成数据验证了模型的合理性。该研究为在部分可观测条件下进行运营层面的HNDL暴露优先级排序提供了形式化的理论基础，适合安全策略制定者、风险管理研究人员及关注后量子密码迁移的从业者阅读。

该论文针对分布式量子传感器网络中的精度与隐私权衡问题，建立了量子费舍尔信息（QFI）对偶性。具体而言，对于由 N 个传感器组成的网络，每个传感器本地编码相位参数，考虑任意 N 量子比特探针态，对于任意两个正交的单位传感方向 w 和 v，其对应的 QFI 之和满足 F_Q(w^T θ) + F_Q(v^T θ) ≤ N。当 N=2 时，所有赤道态均达到等式；当 N≥2 时，GHZ 态也达到等式。特别地，当在方向 w 上达到海森堡极限精度（即 F_Q(w^T θ)=N）时，该界限饱和，同时迫使所有其他独立方向的 QFI 为零。这一现象可解释为分布式量子传感中的参数隐私条件：对目标参数实现海森堡极限精度后，任何其他可能侵犯隐私的备选估计都无法进行。论文从理论上揭示了量子传感网络中超精密测量与隐私保护之间的内在制约关系，为设计兼具高精度与隐私保护的量子传感协议提供了理论基础。

Quantum Machine Learning for Cyber-Physical Anomaly Detection in Unmanned Aerial Vehicles: A Leakage-Free Evaluation wit

本文针对隐蔽量子通信（CQC）在实际物理层中的不确定性挑战，提出了一种风险感知优化框架。现有CQC模型通常假设信道条件为确定性或最坏情况，这在自由空间光/量子链路中难以成立，因为实际链路受湍流、背景辐射起伏和随机探测器噪声影响。作者将透射率和背景噪声建模为随机变量，通过机会约束（chance constraints）显式表达隐蔽性和可靠性保障，引入可接受的隐蔽中断预算ε_cov和可靠中断预算ε_rel，从而将CQC设计转化为风险校准的资源分配问题，平衡吞吐量、隐蔽性、可靠性和通信隐私。本文推导了中断约束的分位数重述形式，刻画了随机不确定性下的可行工作区域，并提出互补的风险调整效用公式以展示吞吐量-风险折衷。分析表明，适度放松隐蔽中断风险可带来显著的吞吐量增益，而激进优化可能在稀疏传输区域之外破坏隐蔽性。基于对数正态衰落和随机热噪声的蒙特卡洛结果表明，该框架扩大了可行工作区域，将隐蔽吞吐量提升一个数量级以上，并识别出隐蔽操作不可靠的退化边界。这些进展使CQC更贴近自由空间、卫星和低检测概率应用中的实际安全量子网络。

本文提出了一种针对基于2-power cyclotomic环的模块格密码系统的概率多项式时间量子攻击。攻击的核心创新在于利用扩域链Q⊂Q(ζ_8)⊂⋯⊂Q(ζ_{2^k})对主理想问题（PIP）进行塔式分解，将高维格上的困难问题转化为低维子域上的可解问题。对于ML-KEM-1024，作者验证了逼近因子γ≤21<q/2=1665，成功概率≥0.99。该量子算法需要O(n^3 log^2 n)个量子门、O(n^2 log n)个量子比特和多项式时间的经典计算。攻击同样适用于Falcon、Hawk、NTRU-HPS和NTRU-HRSS的所有标准化参数集。这一结果意味着，如果攻击被证实正确，那么当前NIST选定的后量子密码标准中基于2-power cyclotomic环的多个方案将不再安全。论文是作者系列工作的第四部分，提供了完整的理论分析和算法复杂度证明。

本文是'模格安全性'系列论文的第三部分，聚焦于分圆域Q(ζ_{2^k})的对数单位格上的结构化最近向量问题（CVP）距离。论文首先证明了从随机短环元素到对数单位格的L^2 CVP距离渐近收敛到(π/(2√6))√n，其中n=2^{k-1}。对于k≥4，该目标位于原点的Voronoi胞内。在L^∞范数下，n个子高斯坐标的最大值产生O(√log n)的边界，这转化为短生成元问题的次多项式近似因子。文章还提出了'粗格定理'：Babai算法对所有结构化目标返回零，但能精确恢复任意大小的单位扰动。对于模行列式理想，进一步证明了Trigamma定理，揭示了内在不平衡性σ_{g_0}=O(1)与模q无关。最后，结合前两部分，将ML-KEM的CDPR因子从exp(Õ(√n))降低到次多项式值。该工作为评估后量子密码标准ML-KEM的安全性提供了更紧的理论界。

2024年8月，美国国家标准与技术研究院（NIST）正式发布了后量子密码学标准FIPS 203（ML-KEM）、FIPS 204（ML-DSA）和FIPS 205（SLH-DSA），从而填补了算法层面的空白。然而，生产环境中的实际部署仍存在显著差距，包括混合组合器（hybrid combiners）、版本化密钥格式、协议辅助工具以及迁移工具链的缺失。为了解决这一问题，本文提出了quantum-safe，一个采用混合默认（hybrid-by-default）设计的Python密码学库。作者首先对现有的九个后量子密码库进行了八个生产就绪维度的系统性评估，发现其中三个维度（混合KEM支持11%、迁移工具22%、协议集成33%）的覆盖率低于35%。quantum-safe在所有八个维度上均获得满分。该库提供的API将混合KEM任务从手工编写45行组合器代码简化为仅需3行，从而显著降低了不安全实现的风险。本文还报告了首次针对Python混合后量子密码库的统计严格单次操作开销测量（3000次迭代、CPU固定、自举95%置信区间）。实验表明，完整的X25519 + ML-KEM-768握手在Docker/Linux环境下耗时243微秒，仅占典型TLS 1.3往返预算的0.5%–2.5%。在5000并发用户下，吞吐量保持2848 ops/s，退化率仅为4.9%，证实了liboqs在C级别操作期间释放了Python全局解释器锁。此外，作者创新性地引入了变异系数（Coefficient of Variation, CoV）作为所有FIPS 203/204操作的时序侧信道代理指标。ML-KEM-768的解封装操作CoV为3.9%，处于AES-256-GCM的噪声基线（2.1%）之内；ML-DSA-65的签名操作CoV为51.5%，这符合FIPS 204拒绝采样算法的预期，而非侧信道泄漏。这种CoV方法此前未被应用于后量子密码库评估，为形式化常数时间验证工具提供了一种轻量级互补手段。所有实验结果均可通过单个Docker命令重现，确保了研究的可复现性。

量子密钥分发（QKD）提供信息论安全性，而基于卫星的量子密钥分发（SatQKD）展示了将其扩展到洲际尺度的潜力。然而，大气湍流会导致接收光束的空间分布发生显著畸变，而背景噪声在探测器平面上保持近似均匀。因此，由于成像波前的随机空间模式，单元素量子比特（qubit）检测可能经常被噪声主导，从而降低系统性能。为了解决这一限制，本文提出利用单光子探测器阵列的空间自由度来抑制过量噪声，同时适应湍流引起的信道变化。研究人员开发了一种基于阈值的选择方法，仅激活那些具有更高概率注册量子比特的探测器元素。通过蒙特卡洛模拟，在考虑衍射和大气湍流对传输光束的影响以及存在背景和暗噪声的情况下，评估了所提出的噪声抑制QKD方案的性能。结果表明，与传统方案相比，所提出的噪声抑制策略有效降低了量子比特错误率（QBER）并提高了密钥生成率（SKR）性能，而性能增益取决于湍流条件。这些发现展示了自适应阵列接收器设计在增强SatQKD系统在真实大气条件下的鲁棒性方面的潜力。

本文提出并探索了“隐蔽量子计算”（covert quantum computing）这一新概念，旨在解决多租户量子云平台中用户隐私保护问题。当多个用户共享同一个量子处理单元（QPU）时，传统安全假设不足以防止恶意租户通过检测量子计算单元（QCU）上的活动来推断其他用户的秘密操作。作者借鉴隐蔽通信的信息论思想，但因其面临的情景更加复杂——攻击者拥有对部分QCU的控制权并可进行自适应操作——故采用量子博弈论和记忆信道鉴别中的“量子策略”框架进行隐蔽性分析。当前量子计算机采用平面图电路布局并假设最近邻串扰（nearest-neighbor crosstalk）为主。通过推导离散等周不等式，作者发现：在n量子比特电路中，仅边界（border）上的O(√n)个量子比特会向攻击者泄露检测信息。为验证这一标度律，他们在IQM的54量子比特Emerald处理器和IBM的156量子比特ibm_fez（基于Heron 2架构）上进行了实验：对未参与计算的量子比特执行Ramsey实验，检测到了预期的最近邻串扰；然而，他们还观察到超出边界量子比特的长程耦合效应，这揭示了攻击者可利用的侧信道。作者推测这种长程串扰源于驱动线和控制线的泄漏。该现象不仅削弱了隐蔽性，还使共租户暴露于恶意或无意的串扰下，并损害跨越空间分布量子比特的电路质量。因此，文章呼吁进一步研究空间隔离和串扰表征。本文的主要贡献在于：1）形式化定义了隐蔽量子计算问题并建立分析框架；2）从理论上推导了边界缩放定律；3）实验发现了意外的长程串扰，揭示了实际量子处理器中的安全隐患。适合量子计算安全、量子云平台架构、硬件设计研究人员以及关注量子侧信道的安全从业者阅读。

该论文综述了变分量子电路（VQC）中的后门攻击威胁。变分量子算法（VQA）是含噪中等规模量子计算的核心范式，但其依赖预设计和预训练的VQC引入了严重的安全漏洞，特别是后门攻击。这些攻击将隐藏的恶意行为嵌入模型中，在正常情况下保持休眠，但被特定触发器激活后会导致对抗性后果，如错误预测或操纵目标值。论文系统性地梳理了后门攻击的分类，涵盖数据投毒、编译器级别和量子原生机制，形式化了关键术语和威胁模型，并回顾了现有攻击策略及其经验特征。此外，分析了当前检测与防御方法，指出了其局限性，尤其是在应对量子特定威胁方面的不足。通过综合最新进展，论文勾勒了VQC的安全演变格局，并指出了在混合量子-经典系统中开发鲁棒、量子感知防御的关键挑战和未来方向。适合量子计算安全研究人员、VQC开发者和对AI安全感兴趣的读者。

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。

本文研究可扩展伪随机酉矩阵（PRU）的构造问题，即安全性参数可独立于维度（或输入比特长度）变化的PRU族。目前尚不清楚是否存在这样的构造。作者证明，如果通过当前主流范式（随机预言机模型）可以构造可扩展PRU，那么Aaronson-Kuperberg酉合成问题——量子复杂性理论中一个关于实现任意酉矩阵是否能有效简化为计算布尔函数的长期未决问题——将有肯定解。具体地，作者形式化了ROM-PRU的概念，即在随机预言机模型中统计安全的PRU。所有已知的密码学安全PRU构造都基于ROM-PRU。作者建立了ROM-PRU、近似酉设计、酉群上的ε-网以及酉合成问题之间的新联系。特别地，他们证明任何酉合成算法（因此任何ROM-PRU）必须使用输入长度为(2 - o(1)) log d比特的经典预言机，其中d是要实现的酉矩阵的维度。这一下界排除了文献中所有现有的可扩展PRU候选方案。这些联系表明ROM-PRU为研究伪随机酉矩阵提供了一个富有成果的理想化模型。本文的研究对量子密码学基础、随机性生成和量子复杂性理论具有重要理论意义。

本文系统地探讨了后量子密码架构，特别是基于格密码（如 LWE）的根本局限性。传统观点认为，通过在加密过程中注入人工离散高斯噪声，可以抵御量子计算机的攻击。然而，作者从计算复杂性、信息论热力学、量子纠错和量子学习理论四个相互关联的领域，对这种噪声依赖模型的理论和物理边界进行了深入分析。首先，在算法基础上，作者指出这些框架依赖于暂时的复杂性理论假设，而这些假设可能被未来的量子算法突破。其次，通过将密码机制映射到物理热力学，作者证明故意注入的离散高斯噪声并不等同于信息的永久擦除，因为密码秘密的结构完整性仍保留在密文中。最后，作者论证，利用先进的量子纠错协议和量子学习模型，攻击者可以高效地提取底层的数学内核。因此，尽管基于格的密码学提供了稳健的过渡性替代方案，但将其绝对地归类为无条件后量子安全还为时过早，因为其安全性依赖于暂时的物理瓶颈而非不可逾越的理论界限。该研究对于密码学研究人员和量子安全标准制定者具有重要参考价值。

本论文提出了一种基于置换不变码（permutation-invariant codes）的量子匿名秘密共享方案。量子秘密共享是一类量子密码协议，它将一个秘密编码为多个信息份额，只有授权份额集合才能解码恢复秘密。传统方案中，解码过程中的共享者身份可能泄露，而本工作旨在实现发送者匿名性，即解码时无法识别哪个参与方是原始秘密的持有者。作者利用置换不变量子纠错码结合匿名量子传输算法，构造了实现发送者匿名的量子秘密共享协议。此外，论文还通过量子条件最小熵（quantum conditional min-entropy）量化了斜坡量子秘密共享方案（ramp quantum secret sharing schemes）中的信息泄漏，并将该度量与Knill-Laflamme量子纠错条件关联，证明了其合理性。最后，作者使用该度量评估了几种置换不变码，得出了各方案中中间份额信息泄漏的观测结论。该研究属于理论量子密码学，适用于需要匿名性保障的量子网络场景。

本文针对网络入侵检测系统（NIDS）可解释性不足的问题，提出了一种基于量子优化的子群发现（Subgroup Discovery, SD）方法。传统NIDS虽然准确率高，但难以解释检测结果，而SD通过构建可解释规则来刻画攻击流量中的特征交互。然而，面对大规模数据集时，经典启发式束搜索（Beam Search）面临指数级搜索空间和关键多特征交互被剪枝的问题。本文首次将SD形式化为量子优化问题，采用二次无约束二元优化（QUBO）编码特征选择，并使用量子近似优化算法（QAOA）在IBM量子硬件（ibm_pittsburgh）上求解，以识别区分正常与攻击流量的网络特征子群。具体地，利用最小二乘回归QUBO公式来拟合特征子集上的加权相对准确性（WRAcc）景观，并通过代理采样处理更大型的QUBO。实验基于NSL-KDD数据集，以穷举枚举和束搜索为基准，对比哈密顿量质量和WRAcc比值。在10-30量子比特的硬件扩展实验中，深度p=1的QAOA在10量子比特时WRAcc比为0.983，15量子比特为0.971，20量子比特为0.855，25量子比特为0.624，而30量子比特时因电路噪声主导降至0.039，确立了NISQ设备的经验扩展边界。结果表明，QAOA发现的子群与经典启发式方法性能相当，并能找到贪婪束搜索剪枝的多特征交互模式；QAOA独有的子群在测试集上达到了最高99.6%的精确率。本文为网络安全领域中的量子组合优化建立了框架，并刻画了NISQ设备的硬件扩展特性。

本文针对噪声中尺度量子（NISQ）时代量子电路完整性评估的挑战展开研究。在NISQ设备上，量子电路需经历编译转换、受硬件噪声制约，并可能面临恶意篡改，因此确保电路完整性至关重要。现有验证方法通常仅依赖结构分析或行为评估中的单一维度，导致对电路正确性的评估不完整。作者提出了一种三层度量框架，综合结构完整性分数（SIS）、操作完整性分数（OIS）和交互图语义逻辑分数（IGS）。SIS通过比较电路图拓扑结构衡量全局结构相似性；OIS使用Jensen-Shannon距离量化电路输出概率分布的行为差异；IGS则通过模拟电路执行前的交互模式和依赖关系来评估交互层面的一致性。通过在基准量子电路上注入受控异常，实验表明：各度量捕捉到电路偏差的不同方面。特别地，存在结构盲点案例（SIS ≥ 0.95但行为偏差显著），其中OIS检测到93.85%的异常，而IGS检测到72.58%。这证明单一度量不足以可靠验证电路完整性，三层框架能提供互补洞察。该研究对量子编译器的正确性验证、抗篡改设计以及量子程序调试具有重要参考价值。

本文提出一种名为 Quantum Gatekeeper 的图像隐写术框架，其核心创新在于将载荷的恢复同时依赖于密码学解密与精确提取路径的重构。该框架结合了无损最低有效位（LSB）嵌入、确定性变分量子电路（VQC）派生门控密钥、多因素上下文绑定以及认证加密。提取载荷需要同时满足四项因素：密码、共享秘密、用户提供的上下文字符串以及参考图像签名。任何因素偏差将导致系统读取错误的像素序列或认证失败，从而以静默拒绝方式处理，而非部分泄露。密钥派生过程基于种子条件的变分电路，电路参数通过密码学哈希扩展和上下文相关的图像特征生成。为确保编解码一致性，密钥路径通过精确态矢量模拟生成；同时，利用 IBM 超导量子硬件评估电路族在物理噪声下的统计行为。为解决随机数引导依赖问题，论文引入了双区域图像布局，通过独立派生的密钥将头部恢复与载荷恢复分离。实验在 PNG 图像上验证了端到端消息嵌入与恢复，证明在正确条件下确定性成功，否则失败。该框架支持文本和图像载荷；在图像中藏图像配置中，秘密图像在嵌入前被缩放到固定分辨率，可在正确的上下文重构下实现精确像素级恢复。