論文の概要: Quantum Circuit Reconstruction from Power Side-Channel Attacks on Quantum Computer Controllers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.15869v1
- Date: Mon, 29 Jan 2024 03:56:21 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-18 08:07:41.659090
- Title: Quantum Circuit Reconstruction from Power Side-Channel Attacks on Quantum Computer Controllers
- Title（参考訳）: パワーサイドチャネル攻撃による量子コンピュータ制御器の量子回路再構築
- Authors: Ferhat Erata, Chuanqi Xu, Ruzica Piskac, Jakub Szefer,
- Abstract要約: 専用攻撃機が発射できる量子回路に対する新しいタイプの脅威は、パワートレース攻撃である。
本稿では,量子回路の秘密を解錠し,盗むためにパワートレースを用いた最初の形式化と実証を行う。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.148634764855407
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The interest in quantum computing has grown rapidly in recent years, and with it grows the importance of securing quantum circuits. A novel type of threat to quantum circuits that dedicated attackers could launch are power trace attacks. To address this threat, this paper presents first formalization and demonstration of using power traces to unlock and steal quantum circuit secrets. With access to power traces, attackers can recover information about the control pulses sent to quantum computers. From the control pulses, the gate level description of the circuits, and eventually the secret algorithms can be reverse engineered. This work demonstrates how and what information could be recovered. This work uses algebraic reconstruction from power traces to realize two new types of single trace attacks: per-channel and total power attacks. The former attack relies on per-channel measurements to perform a brute-force attack to reconstruct the quantum circuits. The latter attack performs a single-trace attack using Mixed-Integer Linear Programming optimization. Through the use of algebraic reconstruction, this work demonstrates that quantum circuit secrets can be stolen with high accuracy. Evaluation on 32 real benchmark quantum circuits shows that our technique is highly effective at reconstructing quantum circuits. The findings not only show the veracity of the potential attacks, but also the need to develop new means to protect quantum circuits from power trace attacks. Throughout this work real control pulse information from real quantum computers is used to demonstrate potential attacks based on simulation of collection of power traces.
- Abstract（参考訳）: 近年,量子コンピューティングへの関心が急速に高まり,量子回路の確保の重要性が高まっている。
専用攻撃機が発射できる量子回路に対する新しいタイプの脅威は、パワートレース攻撃である。
この脅威に対処するために、量子回路の秘密を解き明かし盗むためにパワートレースを使用する最初の形式化とデモを示す。
パワートレースにアクセスすることで、攻撃者は量子コンピュータに送信される制御パルスに関する情報を回復することができる。
制御パルスから回路のゲートレベル記述を行い、最終的には秘密アルゴリズムをリバースエンジニアリングすることができる。
この研究はどのようにして、どのようにして情報を回収できるかを示す。
この研究は、電力トレースからの代数的再構成を用いて、チャネルごとの攻撃と全電力攻撃の2つの新しいタイプのシングルトレース攻撃を実現する。
以前の攻撃は、量子回路を再構築するためのブルートフォース攻撃を実行するためにチャネル単位の測定に依存していた。
後者の攻撃は、Mixed-Integer Linear Programming最適化を用いてシングルトレース攻撃を行う。
代数的再構成を用いることで、量子回路の秘密を高精度に盗むことができることを示す。
32個の実ベンチマーク量子回路の評価は,本手法が量子回路の再構成に極めて有効であることを示している。
この発見は、潜在的な攻撃の正確性を示すだけでなく、量子回路をパワートレース攻撃から守る新しい方法を開発する必要性も示している。
この作業を通じて、実際の量子コンピュータからの実際の制御パルス情報は、パワートレースの収集のシミュレーションに基づいて潜在的攻撃を示すために使用される。
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