論文の概要: Security Attacks Abusing Pulse-level Quantum Circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.05941v2
• Date: Fri, 08 Nov 2024 18:18:11 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-11 14:52:38.378484
• Title: Security Attacks Abusing Pulse-level Quantum Circuits
• Title（参考訳）: パルスレベル量子回路を用いたセキュリティ攻撃
• Authors: Chuanqi Xu, Jakub Szefer,
• Abstract要約: この研究は、ゲートレベルとパルスレベルの量子回路間の界面に対する攻撃を、初めて徹底的に調査した。 これは、現在のソフトウェア開発キットの多くが、これらの新しいタイプの攻撃に対して脆弱であることを示している。 パルスレベル量子回路のセキュリティとプライバシの問題の調査は、セキュアな量子ソフトウェア開発キットと量子コンピュータシステムの将来の開発に関する洞察を与えてくれる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.353892677735212
• License:
• Abstract: This work presents the first thorough exploration of the attacks on the interface between gate-level and pulse-level quantum circuits and pulse-level quantum circuits themselves. Typically, quantum circuits and programs that execute on quantum computers, are defined using gate-level primitives. However, to improve the expressivity of quantum circuits and to allow better optimization, pulse-level circuits are now often used. The attacks presented in this work leverage the inconsistency between the gate-level description of the custom gate, and the actual, low-level pulse implementation of this gate. By manipulating the custom gate specification, this work proposes numerous attacks: qubit plunder, qubit block, qubit reorder, timing mismatch, frequency mismatch, phase mismatch, and waveform mismatch. This work demonstrates these attacks on the real quantum computer and simulator, and shows that most current software development kits are vulnerable to these new types of attacks. In the end, this work proposes a defense framework. The exploration of security and privacy issues of the rising pulse-level quantum circuits provides insight into the future development of secure quantum software development kits and quantum computer systems.
• Abstract（参考訳）: この研究は、ゲートレベルとパルスレベル量子回路とパルスレベル量子回路との界面に対する攻撃を、初めて徹底的に調査した。 通常、量子コンピュータ上で実行される量子回路やプログラムはゲートレベルのプリミティブを用いて定義される。 しかし、量子回路の表現性を向上し、より良い最適化を可能にするために、パルスレベル回路がしばしば用いられる。 この研究で示された攻撃は、カスタムゲートのゲートレベル記述と、このゲートの実際の低レベルパルス実装の矛盾を利用する。 カスタムゲート仕様の操作により、qubit plunder、qubit block、qubit reorder、time mismatch、 frequency mismatch、phase mismatch、Waveform mismatchなど、数多くの攻撃が提案されている。 この研究は、実際の量子コンピュータとシミュレータに対するこれらの攻撃を実証し、現在のソフトウェア開発キットがこれらの新しいタイプの攻撃に対して脆弱であることを示す。 最終的に、この研究は防衛の枠組みを提案する。 パルスレベル量子回路のセキュリティとプライバシの問題の調査は、セキュアな量子ソフトウェア開発キットと量子コンピュータシステムの将来の開発に関する洞察を与えてくれる。

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