論文の概要: TetrisLock: Quantum Circuit Split Compilation with Interlocking Patterns

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.11982v1
• Date: Sat, 15 Mar 2025 03:41:24 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-18 12:32:37.896217
• Title: TetrisLock: Quantum Circuit Split Compilation with Interlocking Patterns
• Title（参考訳）: TetrisLock: インターロックパターンを用いた量子回路分割コンパイル
• Authors: Qian Wang, Jayden John, Ben Dong, Yuntao Liu,
• Abstract要約: 量子コンピューティングにおいて、量子回路は量子アルゴリズムの基本的な表現である。 本稿では,量子回路難読化のための分割コンパイル法であるTetrisLockを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.041881854531399
• License:
• Abstract: In quantum computing, quantum circuits are fundamental representations of quantum algorithms, which are compiled into executable functions for quantum solutions. Quantum compilers transform algorithmic quantum circuits into one compatible with target quantum computers, bridging quantum software and hardware. However, untrusted quantum compilers pose significant risks. They can lead to the theft of quantum circuit designs and compromise sensitive intellectual property (IP). In this paper, we propose TetrisLock, a split compilation method for quantum circuit obfuscation that uses an interlocking splitting pattern to effectively protect IP with minimal resource overhead. Our approach divides the quantum circuit into two interdependent segments, ensuring that reconstructing the original circuit functionality is possible only by combining both segments and eliminating redundancies. This method makes reverse engineering by an untrusted compiler unrealizable, as the original circuit is never fully shared with any single entity. Also, our approach eliminates the need for a trusted compiler to process the inserted random circuit, thereby relaxing the security requirements. Additionally, it defends against colluding attackers with mismatched numbers of qubits, while maintaining low overhead by preserving the original depth of the quantum circuit. We demonstrate our method by using established RevLib benchmarks, showing that it achieves a minimal impact on functional accuracy (less than 1%) while significantly reducing the likelihood of IP inference.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングにおいて、量子回路は量子アルゴリズムの基本表現であり、量子解の実行可能な関数にコンパイルされる。 量子コンパイラは、アルゴリズムの量子回路を、ターゲットの量子コンピュータと互換性のある1つに変換し、量子ソフトウェアとハードウェアをブリッジする。 しかし、信頼できない量子コンパイラは重大なリスクをもたらす。 量子回路設計の盗難や機密知的財産権(IP)の侵害につながる可能性がある。 本稿では,電子回路難読化のための分割コンパイル手法であるTetrisLockを提案する。 提案手法は, 量子回路を2つの相互依存セグメントに分割し, 両セグメントの組み合わせと冗長性の排除によってのみ, 元の回路機能の再構築が可能であることを保証する。 この手法は、元の回路が単一のエンティティと完全に共有されないため、信頼できないコンパイラによるリバースエンジニアリングを実現不可能にする。 また,提案手法では,信頼されたコンパイラが挿入されたランダム回路を処理する必要がなくなり,セキュリティ要件が緩和される。 さらに、量子回路の元々の深さを保存することでオーバーヘッドを低く保ちながら、ミスマッチした量子ビット数の攻撃者を防御する。 確立されたRevLibベンチマークを用いて本手法を実証し,機能的精度(1%未満)への影響を最小限に抑えつつ,IP推測の可能性を大幅に低減することを示した。

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