論文の概要: Quantum Computing and Cybersecurity Education: A Novel Curriculum for Enhancing Graduate STEM Learning

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.09375v1
• Date: Wed, 12 Mar 2025 13:26:54 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-13 15:36:18.212576
• Title: Quantum Computing and Cybersecurity Education: A Novel Curriculum for Enhancing Graduate STEM Learning
• Title（参考訳）: 量子コンピューティングとサイバーセキュリティ教育 : 大学院STEM学習を支援する新しいカリキュラム
• Authors: Suryansh Upadhyay, Koustubh Phalak, Jungeun Lee, Kathleen Mitchell Hill, Swaroop Ghosh,
• Abstract要約: 量子コンピューティングは、古典的領域において難解であると考えられる問題に対処することによって、多くのアプリケーション領域を変換する可能性を持つ新興パラダイムである。 サイバー攻撃の指数的な増加は、量子能力によってさらに複雑になり、金融システムと国家安全保障に深刻なリスクをもたらす。 従来のサイバーセキュリティ教育は、しばしば実践的手法に依存しており、これらの進化する課題に備えるために必要な、学生中心の学習経験を欠いている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.1515473193934778
• License:
• Abstract: Quantum computing is an emerging paradigm with the potential to transform numerous application areas by addressing problems considered intractable in the classical domain. However, its integration into cyberspace introduces significant security and privacy challenges. The exponential rise in cyber attacks, further complicated by quantum capabilities, poses serious risks to financial systems and national security. The scope of quantum threats extends beyond traditional software, operating system, and network vulnerabilities, necessitating a shift in cybersecurity education. Traditional cybersecurity education, often reliant on didactic methods, lacks hands on, student centered learning experiences necessary to prepare students for these evolving challenges. There is an urgent need for curricula that address both classical and quantum security threats through experiential learning. In this work, we present the design and evaluation of EE 597: Introduction to Hardware Security, a graduate level course integrating hands-on quantum security learning with classical security concepts through simulations and cloud-based quantum hardware. Unlike conventional courses focused on quantum threats to cryptographic systems, EE 597 explores security challenges specific to quantum computing itself. We employ a mixed-methods evaluation using pre and post surveys to assess student learning outcomes and engagement. Results indicate significant improvements in students' understanding of quantum and hardware security, with strong positive feedback on course structure and remote instruction (mean scores: 3.33 to 3.83 on a 4 point scale).
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、古典的領域において難解であると考えられる問題に対処することによって、多くのアプリケーション領域を変換する可能性を持つ新興パラダイムである。 しかし、サイバースペースへの統合は、セキュリティとプライバシの重大な課題をもたらす。 サイバー攻撃の指数的な増加は、量子能力によってさらに複雑になり、金融システムと国家安全保障に深刻なリスクをもたらす。 量子脅威の範囲は、従来のソフトウェア、オペレーティングシステム、ネットワーク脆弱性を超えて広がり、サイバーセキュリティ教育のシフトを必要としている。 従来のサイバーセキュリティ教育は、しばしば実践的手法に依存しており、これらの進化する課題に備えるために必要な、学生中心の学習経験を欠いている。 経験的学習を通じて古典的および量子的セキュリティの脅威に対処するカリキュラムは、緊急に必要である。 本稿では,EE 597の設計と評価について紹介する: ハードウェアセキュリティ入門 - シミュレーションとクラウドベースの量子ハードウェアを通じて,ハンズオン量子セキュリティ学習と古典的なセキュリティ概念を統合する大学院レベルのコースである。 暗号システムに対する量子脅威に焦点を当てた従来のコースとは異なり、EE 597は量子コンピューティング自体に特有のセキュリティ課題を探求している。 我々は,学生の学習成果とエンゲージメントを評価するために,事前調査とポストサーベイを用いた混合手法の評価を用いた。 その結果、学生の量子とハードウェアのセキュリティに対する理解が大幅に向上し、コース構造と遠隔指導に強い肯定的なフィードバックが得られた(平均スコアは4点で3.33から3.83)。

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