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P2 Quantum relational Hoare logic

量子关系霍尔逻辑(qRHL)
POPL 3(POPL)2019匹配度 3/10 · 该论文属于程序验证/霍尔逻辑方向,方法论上与用户关注的概率式(及贝叶斯)程序分析、形式化验证有一定亲缘关系,且兼具逻辑形式化与工具实现,符合用户对理论与工程并重的偏好;但其核心是量子程序与量子密码安全证明,既不涉及 LLM/Agent 与静态分析的交叉,也不涉及浮点或贝叶斯程序分析,与用户正在追的问题域基本错位。引用 59 inbox
Dominique Unruh
crossref: 2026-09-10

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一句话:提出量子关系霍尔逻辑 qRHL,用于推理成对交互式量子程序并支持量子密码安全证明。

论文针对概率关系霍尔逻辑(pRHL)无法分析量子密码的问题,提出量子关系霍尔逻辑(qRHL)。该逻辑用于在给定输入关系的前提下,描述两个交互式量子程序输出之间的关系,其设计需处理量子寄存器相等性等量子特有挑战。作者实现了 qRHL 证明验证工具,并编写了若干量子协议与后量子密码安全性证明示例,为量子密码的形式化安全分析提供了基础。

问题
如何为成对交互式量子程序建立关系推理逻辑,以支持后量子密码与量子协议的安全性证明;已有的 pRHL 不适用于量子情形。
方法
借鉴概率关系霍尔逻辑 pRHL,设计 qRHL,定义量子程序对的关系规约,并处理量子寄存器相等性等量子特有语义问题;同时实现证明检查工具。
评估
通过实现 qRHL 证明验证工具,并开发多个量子协议与后量子密码安全性证明示例来评估该逻辑的可用性。
原文摘要(Abstract)

We present a logic for reasoning about pairs of interactive quantum programs – quantum relational Hoare logic (qRHL). This logic follows the spirit of probabilistic relational Hoare logic (Barthe et al. 2009) and allows us to formulate how the outputs of two quantum programs relate given the relationship of their inputs. Probabilistic RHL was used extensively for computer-verified security proofs of classical cryptographic protocols. Since pRHL is not suitable for analyzing quantum cryptography, we present qRHL as a replacement, suitable for the security analysis of post-quantum cryptography and quantum protocols. The design of qRHL poses some challenges unique to the quantum setting, e.g., the definition of equality on quantum registers. Finally, we implemented a tool for verifying proofs in qRHL and developed several example security proofs in it.

链接与引用

DOI 原文 · PDF(开放获取) ·

BibTeX
@article{paperbot623,
  title = {Quantum relational Hoare logic},
  author = {Dominique Unruh},
  journal = {Proceedings of the ACM on Programming Languages},
  volume = {3},
  number = {POPL},
  year = {2019},
  doi = {10.1145/3290346}
}