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P2 Relational proofs for quantum programs

量子程序的关系证明
POPL 4(POPL)2019匹配度 3/10 · 该论文属于量子程序的关系式程序逻辑与形式化验证,虽与概率编程/程序验证有方法上的弱关联,但不涉及用户核心关注的 LLM/Agent、ML 系统静态分析、浮点程序分析或贝叶斯程序分析,也没有 AI×PL 交叉。引用 29 inbox
Gilles Barthe, Justin Hsu, Mingsheng Ying, Nengkun Yu, Li Zhou
crossref: 2026-09-10

AI 速览

一句话:提出基于量子耦合的关系程序逻辑,用于验证量子程序的关系性质。

本文面向量子程序的关系验证问题,提出一种关系程序逻辑。其语义解释建立在概率耦合的量子类似物之上,从而能够统一刻画两个量子程序之间的关联行为。作者利用该逻辑验证了若干非平凡关系性质,包括量子伯努利工厂所生成样本的均匀性、量子隐形传态在比特翻转与相位翻转噪声下的可靠性、量子一次性密码本的安全性,以及量子行走的等价性。结果表明,耦合式关系推理可有效支持量子与后量子安全等领域中的验证任务。

问题
如何对量子程序进行关系验证,即验证两个量子程序之间或同一程序不同运行之间的关联性质。
方法
提出一种关系程序逻辑,其解释基于概率耦合的量子类似物,用逻辑规则推理量子程序的关系性质。
评估
该逻辑被用于验证量子伯努利工厂样本均匀性、噪声下量子隐形传态可靠性、量子一次性密码本安全性和量子行走等价性等非平凡性质。
原文摘要(Abstract)

Relational verification of quantum programs has many potential applications in quantum and post-quantum security and other domains. We propose a relational program logic for quantum programs. The interpretation of our logic is based on a quantum analogue of probabilistic couplings. We use our logic to verify non-trivial relational properties of quantum programs, including uniformity for samples generated by the quantum Bernoulli factory, reliability of quantum teleportation against noise (bit and phase flip), security of quantum one-time pad and equivalence of quantum walks.

链接与引用

DOI 原文 · PDF(开放获取) ·

BibTeX
@article{paperbot558,
  title = {Relational proofs for quantum programs},
  author = {Gilles Barthe and Justin Hsu and Mingsheng Ying and Nengkun Yu and Li Zhou},
  journal = {Proceedings of the ACM on Programming Languages},
  volume = {4},
  number = {POPL},
  year = {2019},
  doi = {10.1145/3371089}
}