論文の概要: QPUF 2.0: Exploring Quantum Physical Unclonable Functions for Security-by-Design of Energy Cyber-Physical Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.12702v1
- Date: Wed, 16 Oct 2024 16:04:45 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-17 13:43:00.540057
- Title: QPUF 2.0: Exploring Quantum Physical Unclonable Functions for Security-by-Design of Energy Cyber-Physical Systems
- Title（参考訳）: QPUF 2.0: エネルギーサイバー物理システムのセキュリティ・バイ・デザインのための量子物理学的不可避関数の探索
- Authors: Venkata K. V. V. Bathalapalli, Saraju P. Mohanty, Chenyun Pan, Elias Kougianos,
- Abstract要約: 量子デコヒーレンス、絡み合い、重ね合わせに基づく量子論理ゲートを用いた新しいQPUFアーキテクチャを導入する。
提案したQPUF設計はIBMとGoogleの量子システムとシミュレータで評価される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Sustainable advancement is being made to improve the efficiency of the generation, transmission, and distribution of renewable energy resources, as well as managing them to ensure the reliable operation of the smart grid. Supervisory control and data acquisition (SCADA) enables sustainable management of grid communication flow through its real-time data sensing, processing, and actuation capabilities at various levels in the energy distribution framework. The security vulnerabilities associated with the SCADA-enabled grid infrastructure and management could jeopardize the smart grid operations. This work explores the potential of Quantum Physical Unclonable Functions (QPUF) for the security, privacy, and reliability of the smart grid's energy transmission and distribution framework. Quantum computing has emerged as a formidable security solution for high-performance computing applications through its probabilistic nature of information processing. This work has a quantum hardware-assisted security mechanism based on intrinsic properties of quantum hardware driven by quantum mechanics to provide tamper-proof security for quantum computing driven smart grid infrastructure. This work introduces a novel QPUF architecture using quantum logic gates based on quantum decoherence, entanglement, and superposition. This generates a unique bitstream for each quantum device as a fingerprint. The proposed QPUF design is evaluated on IBM and Google quantum systems and simulators. The deployment on the IBM quantum simulator (ibmq_qasm_simulator) has achieved an average Hamming distance of 50.07%, 51% randomness, and 86% of the keys showing 100% reliability.
- Abstract（参考訳）: 持続可能な進歩は、再生可能エネルギー資源の生成、伝達、流通の効率を向上させるとともに、スマートグリッドの信頼性を確保するためにそれらを管理することである。
スーパーバイザy Control and Data acquisition (SCADA) は、リアルタイムデータセンシング、処理、そしてエネルギー分配フレームワークの様々なレベルでのアクティベーション機能を通じて、グリッド通信フローの持続可能な管理を可能にする。
SCADA対応グリッドインフラストラクチャと管理に関連するセキュリティ上の脆弱性は、スマートグリッド操作を危険にさらす可能性がある。
この研究は、スマートグリッドのエネルギー伝達および分散フレームワークのセキュリティ、プライバシ、信頼性のための量子物理非閉塞関数(QPUF)の可能性を探る。
量子コンピューティングは、情報処理の確率論的性質を通じて、高性能コンピューティングアプリケーションに対する強硬なセキュリティソリューションとして登場した。
この研究は、量子コンピューティング駆動のスマートグリッドインフラストラクチャに対して、量子力学によって駆動される量子ハードウェアの本質的な特性に基づいた、量子ハードウェア支援セキュリティ機構を備えている。
量子デコヒーレンス、絡み合い、重ね合わせに基づく量子論理ゲートを用いた新しいQPUFアーキテクチャを導入する。
これにより、各量子デバイスに対して独自のビットストリームを指紋として生成する。
提案したQPUF設計はIBMとGoogleの量子システムとシミュレータで評価される。
IBMの量子シミュレータ(ibmq_qasm_simulator)への展開は平均ハミング距離50.07%、ランダムネス51%、キーの86%で100%の信頼性を示している。
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