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P2 A Quantum Interpretation of Bunched Logic & Quantum Separation Logic

Bunched Logic 的量子解释与量子分离逻辑
LICS 2021 36th Annual ACM/IEEE Symposium on Logic in Computer Science (LICS)2021匹配度 2/10 · 该论文属于程序逻辑与形式化验证,虽与静态分析/程序验证领域相邻,但聚焦量子程序与BI/分离逻辑,未涉及LLM/Agent、机器学习系统、浮点程序分析或贝叶斯程序分析,与用户当前核心研究方向匹配度低。引用 17 inbox
Li Zhou, Gilles Barthe, Justin Hsu, Mingsheng Ying, Nengkun Yu
crossref: 2026-09-12

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一句话:提出 Bunched Logic 的量子模型,并构建量子分离逻辑以验证量子程序安全性。

该论文为子结构逻辑 Bunched Implications(BI)提出一种适用于量子态推理的模型:BI 的分离合取被解释为可分离量子态,从而将分离逻辑思想推广到量子领域。作者据此设计程序逻辑,其前后条件均为描述量子态的 BI 公式,可视为命令式量子程序的分离逻辑对应物。该逻辑被用于证明量子一次性密码本与秘密共享的安全性,并用于发现 Google Cirq 变分量子算法(VQA)教程中的一处缺陷。结果表明,BI 的量子解释能为量子程序安全和量子软件开发提供有效的形式化推理工具。

问题
如何为量子态和命令式量子程序提供类似分离逻辑的形式化推理,以证明安全性质并发现实现或教程中的错误。
方法
提出 Bunched Logic 的量子解释,将分离合取对应可分离量子态,并以此构造前后条件为 BI 公式的量子程序逻辑。
评估
在量子一次性密码本和秘密共享的安全性证明上应用该逻辑,并用于发现 Google Cirq 的 VQA 教程缺陷。
原文摘要(Abstract)

We propose a model of the substructural logic of Bunched Implications (BI) that is suitable for reasoning about quantum states. In our model, the separating conjunction of BI describes separable quantum states. We develop a program logic where pre- and post-conditions are BI formulas describing quantum states—the program logic can be seen as a counterpart of separation logic for imperative quantum programs. We exercise the logic for proving the security of quantum one-time pad and secret sharing, and we show how the program logic can be used to discover a flaw in Google Cirq’s tutorial on the Variational Quantum Algorithm (VQA).

链接与引用

DOI 原文 ·

BibTeX
@inproceedings{paperbot6215,
  title = {A Quantum Interpretation of Bunched Logic & Quantum Separation Logic},
  author = {Li Zhou and Gilles Barthe and Justin Hsu and Mingsheng Ying and Nengkun Yu},
  booktitle = {LICS},
  year = {2021},
  doi = {10.1109/lics52264.2021.9470673}
}