量子計(jì)算機(jī)可以比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)更快地解決一些復(fù)雜問(wèn)題，預(yù)計(jì)將改善自動(dòng)駕駛汽車(chē)等設(shè)備中部署的人工智能（AI）應(yīng)用。然而，量子計(jì)算機(jī)很容易受到對(duì)抗性攻擊。

據(jù)外媒報(bào)道，得克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校（University of Texas at Dallas，UT Dallas）的研究團(tuán)隊(duì)和一位行業(yè)人員合作開(kāi)發(fā)出方法，為量子計(jì)算機(jī)提供額外的保護(hù)層以抵御此類(lèi)攻擊。該解決方案是對(duì)抗性防御的量子噪聲注入（Quantum Noise Injection for Adversarial Defense，QNAD），可以抵消旨在破壞推理（人工智能做出決策或解決任務(wù)的能力）的攻擊的影響。

圖片來(lái)源：UT Dallas

埃里克瓊森工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院（Erik Jonsson School of Engineering and Computer Science）電氣與計(jì)算機(jī)工程助理教授Kanad Basu博士表示：“旨在破壞人工智能推理的對(duì)抗性攻擊可能會(huì)造成嚴(yán)重后果。攻擊可以比作有人在停車(chē)標(biāo)志上貼上貼紙：自動(dòng)駕駛汽車(chē)可能無(wú)法正確識(shí)別停車(chē)標(biāo)志，將其解釋為減速標(biāo)志，因此無(wú)法停車(chē)。我們采用這種方法的目標(biāo)是使量子計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序更加安全?！?/p>

量子計(jì)算是一項(xiàng)快速新興的技術(shù)，利用量子力學(xué)（研究粒子在亞原子水平上的行為）來(lái)解決復(fù)雜的計(jì)算問(wèn)題。與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)中的位一樣，量子位代表量子計(jì)算機(jī)中信息的基本單位。經(jīng)典計(jì)算機(jī)中的位代表1或0。然而，量子位利用了疊加原理，這意味著它們可以同時(shí)處于0和1的狀態(tài)；因此，量子位可以代表兩種狀態(tài)，與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)相比，具有顯著的加速能力。例如，由于其計(jì)算能力，量子計(jì)算機(jī)有可能破解高度安全的加密系統(tǒng)。

量子計(jì)算機(jī)面臨的挑戰(zhàn)之一是，由于溫度波動(dòng)、磁場(chǎng)或硬件組件缺陷等因素，它們?nèi)菀资艿健霸肼暋被蚋蓴_的影響。量子計(jì)算機(jī)還容易出現(xiàn)“串?dāng)_”，即量子位之間發(fā)生意外的相互作用。噪聲和串?dāng)_可能導(dǎo)致計(jì)算錯(cuò)誤。

新研究方法利用固有的量子噪聲和串?dāng)_來(lái)抵消對(duì)抗性攻擊。該方法將串?dāng)_引入量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（QNN），這是一種機(jī)器學(xué)習(xí)形式，其中大型數(shù)據(jù)集訓(xùn)練計(jì)算機(jī)執(zhí)行任務(wù)，包括檢測(cè)停車(chē)標(biāo)志等物體或其他計(jì)算機(jī)視覺(jué)職責(zé)。

“量子計(jì)算機(jī)的噪音行為實(shí)際上減少了攻擊的影響，”該研究的資深作者Basu表示?！靶路椒梢匝a(bǔ)充其他針對(duì)對(duì)抗性攻擊的防御措施?！毖芯咳藛T證明，在攻擊期間，使用QNAD的AI應(yīng)用程序比不使用QNAD時(shí)的準(zhǔn)確率提高268%。

計(jì)算機(jī)工程博士生、第一作者之一Shamik Kundu表示，該方法旨在補(bǔ)充其他保護(hù)量子計(jì)算機(jī)安全的技術(shù)?！叭f(wàn)一發(fā)生車(chē)禍，如果我們不系安全帶，事故的影響就會(huì)大得多，”Kundu表示?！傲硪环矫?，如果我們系上安全帶，即使發(fā)生事故，碰撞的影響也會(huì)減輕。QNAD框架的運(yùn)作類(lèi)似于安全帶，可以減少代表事故的對(duì)抗性攻擊對(duì)QNN模型的影響?！?/p>