論文の概要: Crosstalk Attack Resilient RNS Quantum Addition
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.23217v1
- Date: Wed, 30 Oct 2024 17:08:23 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-31 14:23:26.915332
- Title: Crosstalk Attack Resilient RNS Quantum Addition
- Title（参考訳）: クロストーク攻撃耐性RSS量子付加
- Authors: Bhaskar Gaur, Himanshu Thapliyal,
- Abstract要約: イオントラップ量子ビットに対する3つの新しい量子クロストーク攻撃を提案する。
提案した攻撃は6ビットから9ビットの出力を持つ量子完全加算器(QFA)の出力確率を最大42.2%削減する。
最後に,Residue Number System (RNS) を用いた並列量子加算(PQA)によるクロストーク攻撃の軽減の可能性を検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.4604003661048266
- License:
- Abstract: As quantum computers scale, the rise of multi-user and cloud-based quantum platforms can lead to new security challenges. Attacks within shared execution environments become increasingly feasible due to the crosstalk noise that, in combination with quantum computer's hardware specifications, can be exploited in form of crosstalk attack. Our work pursues crosstalk attack implementation in ion-trap quantum computers. We propose three novel quantum crosstalk attacks designed for ion trap qubits: (i) Alternate CNOT attack (ii) Superposition Alternate CNOT (SAC) attack (iii) Alternate Phase Change (APC) attack. We demonstrate the effectiveness of proposed attacks by conducting noise-based simulations on a commercial 20-qubit ion-trap quantum computer. The proposed attacks achieve an impressive reduction of up to 42.2% in output probability for Quantum Full Adders (QFA) having 6 to 9-qubit output. Finally, we investigate the possibility of mitigating crosstalk attacks by using Residue Number System (RNS) based Parallel Quantum Addition (PQA). We determine that PQA achieves higher attack resilience against crosstalk attacks in the form of 24.3% to 133.5% improvement in output probability against existing Non Parallel Quantum Addition (NPQA). Through our systematic methodology, we demonstrate how quantum properties such as superposition and phase transition can lead to crosstalk attacks and also how parallel quantum computing can help secure against these attacks.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピュータがスケールするにつれて、マルチユーザとクラウドベースの量子プラットフォームが台頭すると、新たなセキュリティ上の課題がもたらされる。
共有実行環境内のアタックは、量子コンピュータのハードウェア仕様と組み合わせてクロストークアタックの形で活用できるクロストークノイズによって、ますます実現可能になっている。
我々の研究は、イオントラップ量子コンピュータにおけるクロストークアタックの実装を追求している。
イオントラップ量子ビットのための3つの新しい量子クロストーク攻撃を提案する。
(i)代替CNOT攻撃
(II)重畳代替CNOT(SAC)攻撃
三 代替相変化(APC)攻撃
商用の20量子ビットイオントラップ量子コンピュータ上でノイズベースシミュレーションを行うことにより,提案手法の有効性を実証する。
提案した攻撃は6ビットから9ビットの出力を持つ量子完全加算器(QFA)の出力確率を最大42.2%削減する。
最後に,Residue Number System (RNS) を用いた並列量子加算(PQA)によるクロストーク攻撃の軽減の可能性を検討する。
PQAは、既存の非並列量子加算(NPQA)に対する出力確率を24.3%から133.5%改善する形でクロストーク攻撃に対する高い攻撃レジリエンスを達成する。
体系的な手法により、重ね合わせや相転移などの量子特性がクロストーク攻撃にどのように寄与するか、また並列量子コンピューティングがこれらの攻撃に対していかに有効であるかを実証する。
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