論文の概要: QCIVET: A Quantum--Classical Pipeline Integrity Framework with Contract-Based Subtype Verification and Hash-Chained Audit Traces
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.13109v1
- Date: Wed, 13 May 2026 07:19:44 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-14 23:30:27.873019
- Title: QCIVET: A Quantum--Classical Pipeline Integrity Framework with Contract-Based Subtype Verification and Hash-Chained Audit Traces
- Title（参考訳）: QCIVET: 契約ベースのサブタイプ検証とハッシュ型監査トレースを備えた量子古典的パイプライン統合フレームワーク
- Authors: Esra Yeniaras, Muhammad Amin Karimov,
- Abstract要約: 本稿では,契約に基づく量子パイプラインの完全性検証フレームワークであるQCIVETを提案する。
我々は、量子チャネル間のダイヤモンド-ノーム距離における音性、情報的に完備な観測可能な族に対する条件完全性、継承連鎖における構成性を証明する。
QCIVETは、薬物発見のための変量量子固有解法(VQE)、量子支援詐欺検出、クラウドQPUサービスの顧客側監査の3つの代表的なアプリケーションでインスタンス化されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Hybrid quantum--classical pipelines increasingly support applications such as drug discovery, fraud detection, and cloud quantum processing unit (QPU) auditing, yet existing integrity-verification methods remain largely classical and fail to capture quantum-stage behaviour. We propose QCIVET, a contract-based integrity-verification framework that models a hybrid pipeline as a sequence of stages with explicit specifications and audits it at both syntactic and semantic levels. Syntactic integrity is enforced through a hash-chained audit trail with optional external anchoring, while semantic integrity at quantum stages is verified using a calibrated observable-deviation test grounded in the behavioural-subtyping discipline of Liskov and Wing. We prove soundness under the diamond-norm distance between quantum channels, conditional completeness for informationally complete observable families, and compositionality under inheritance chains. We further identify a class of Z-only-sneaky overrides that evade weak single-Pauli contracts but are exposed by multi-Pauli contracts. The framework is evaluated under calibration-derived noise models from IBM Quantum Eagle r3 and Heron r2 processors, and the subtype-separation protocol is validated end-to-end on a real ibm_fez (Heron r2) processor. QCIVET is instantiated on three representative applications: variational quantum eigensolver (VQE) for drug discovery, quantum-assisted fraud detection, and customer-side auditing of cloud QPU services. The reference implementation, including a real-time verification engine with sub-millisecond per-stage commit latency, is released as open source.
- Abstract（参考訳）: ハイブリッド量子-古典的なパイプラインは、薬物発見、不正検出、クラウド量子処理ユニット(QPU)監査などの応用をますますサポートしている。
契約ベースの整合性検証フレームワークであるQCIVETを提案する。このフレームワークは,ハイブリットパイプラインを明確な仕様を持つ一連のステージとしてモデル化し,構文レベルと意味レベルの両方で評価する。
シンタクティックな整合性は、任意の外部アンカーを持つハッシュチェーン監査トレイルを通じて実施され、一方、量子段階における意味的整合性は、リスコフとウィンの振る舞い-置換の分野に根ざした校正された可観測的逸脱テストを用いて検証される。
我々は、量子チャネル間のダイヤモンド-ノーム距離における音性、情報的に完備な観測可能な族に対する条件完全性、継承連鎖における構成性を証明する。
さらに、弱い単一パウリの契約は避けるが、多重パウリの契約によって露呈されるZ-ノルマンスネークオーバーライドのクラスを同定する。
このフレームワークは、IBM Quantum Eagle r3 および Heron r2 プロセッサの校正ノイズモデルに基づいて評価され、サブタイプ分離プロトコルは実 ibm_fez (Heron r2) プロセッサ上でエンドツーエンドに検証される。
QCIVETは、薬物発見のための変量量子固有解法(VQE)、量子支援詐欺検出、クラウドQPUサービスの顧客側監査の3つの代表的なアプリケーションでインスタンス化されている。
ステージ毎のコミットレイテンシがミリ秒未満のリアルタイム検証エンジンを含むリファレンス実装がオープンソースとしてリリースされた。
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