論文の概要: A Primer on Security of Quantum Computing Hardware
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.02505v2
- Date: Fri, 11 Apr 2025 14:47:18 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-14 14:15:42.309473
- Title: A Primer on Security of Quantum Computing Hardware
- Title（参考訳）: 量子コンピューティングハードウェアのセキュリティに関する一考察
- Authors: Swaroop Ghosh, Suryansh Upadhyay, Abdullah Ash Saki,
- Abstract要約: 量子コンピューティングは、古典的な領域から難解な問題を解くことによって、いくつかのアプリケーション領域を変換することができる。
量子コンピューティングスタックは、保護を必要とする機密性のある知的特性(IP)を含むことができる。
量子コンピュータは、伝統的に知られている障害注入攻撃を促進するために、マルチテナント環境で2つのプログラムを結合するクロストークに悩まされている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.498836880652668
- License:
- Abstract: Quantum computing is an emerging computing paradigm that can potentially transform several application areas by solving some of the intractable problems from classical domain. Similar to classical computing systems, quantum computing stack including software and hardware rely extensively on third parties many of them could be untrusted or less-trusted or unreliable. Quantum computing stack may contain sensitive Intellectual Properties (IP) that requires protection. From hardware perspective, quantum computers suffer from crosstalk that couples two programs in a multi-tenant setting to facilitate traditionally known fault injection attacks. Furthermore, third party calibration services can report incorrect error rates of qubits or mis-calibrate the qubits to degrade the computation performance for denial-of-service attacks. Quantum computers are expensive and access queue is typically long for trusted providers. Therefore, users may be enticed to explore untrusted but cheaper and readily available quantum hardware which can enable stealth of IP and tampering of quantum programs and/or computation outcomes. Recent studies have indicated the evolution of efficient but untrusted compilation services which presents risks to the IPs present in the quantum circuits. The untrusted compiler can also inject Trojans and perform tampering. Although quantum computing can involve sensitive IP and private information and can solve problems with strategic impact, its security and privacy has received inadequate attention. This paper provides comprehensive overview of the basics of quantum computing, key vulnerabilities embedded in the quantum systems and the recent attack vectors and corresponding defenses. Future research directions are also provided to build a stronger community of quantum security investigators.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、古典的な領域から難解な問題を解くことで、いくつかのアプリケーション領域を変換できる新しいコンピューティングパラダイムである。
古典的な計算システムと同様に、ソフトウェアやハードウェアを含む量子コンピューティングスタックはサードパーティに大きく依存しており、信頼できない、信頼できない、信頼できないものも多い。
量子コンピューティングスタックは、保護を必要とする機密性のある知的特性(IP)を含むことができる。
ハードウェアの観点からは、量子コンピュータは、伝統的に知られている障害注入攻撃を促進するために、マルチテナント環境で2つのプログラムを結合するクロストークに悩まされる。
さらに、サードパーティのキャリブレーションサービスは、クォービットの誤り率を報告したり、キュービットを誤校正したりすることで、DoS攻撃の計算性能を低下させることができる。
量子コンピュータは高価であり、アクセスキューは一般的に信頼できるプロバイダーにとって長い。
そのため、ユーザは、IPの盗聴や量子プログラムの改ざんや計算結果の改ざんを可能にする、信頼できないが安価で手軽に利用可能な量子ハードウェアを探求することができる。
近年の研究では、量子回路に存在するIPにリスクをもたらす、効率的だが信頼できないコンパイルサービスの進化が示されている。
信頼できないコンパイラは、Trojansを注入し、改ざんを行うこともできる。
量子コンピューティングには機密性の高いIPとプライベート情報が含まれ、戦略的影響で問題を解決することができるが、そのセキュリティとプライバシには不十分な注意が払われている。
本稿では、量子コンピューティングの基礎、量子システムに埋め込まれた鍵脆弱性、最近の攻撃ベクトルおよび対応する防御について概観する。
将来の研究の方向性は、より強力な量子セキュリティ研究者のコミュニティを構築するためにも提供されます。
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