Q-Tag：量子电路生成模型水印技术

《Science China-Information Sciences》：Q-Tag: watermarking quantum circuit generative models

　　

摘要

由于量子硬件的稀缺性及操作复杂性，量子云平台已成为获取量子计算资源最广泛采用的主流方式。在这种服务导向的架构中，作为高价值知识产权的量子电路面临着被未经授权访问、重复使用和滥用的风险。数字水印技术被视为一项有潜力的保护机制，可通过嵌入所有权信息来实现对量子电路的追踪与验证。然而，随着生成式人工智能的快速发展，量子电路设计模式正从人工单独构建电路转向基于量子电路生成模型（QCGMs）的自动化合成。在这种生成式环境中，仅保护单个输出电路已不够，而现有的事后、以电路为中心的水印方法并未设计用于与生成过程集成，往往无法同时确保隐蔽性、功能正确性以及大规模应用时的稳定性。这些局限性凸显出需要一种与量子电路生成模型深度集成的新水印机制。据我们所知，我们提出了首个针对QCGMs的水印框架，该框架能在保持电路精确度的同时将所有权信号嵌入生成过程。我们还引入了一种对称采样策略，使水印编码与模型的高斯先验相一致，同时还设计了同步机制，通过校正潜在偏差来抵御恶意水印攻击。实验结果表明，我们的方法能够在多种干扰情况下实现高精度电路生成以及强大的水印检测能力，为在人工智能驱动的量子设计中实现可扩展且安全的版权保护奠定了基础。