論文の概要: QubitHammer Attacks: Qubit Flipping Attacks in Multi-tenant Superconducting Quantum Computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.07875v1
• Date: Thu, 10 Apr 2025 15:50:57 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-18 16:28:19.14495
• Title: QubitHammer Attacks: Qubit Flipping Attacks in Multi-tenant Superconducting Quantum Computers
• Title（参考訳）: QubitHammer攻撃:マルチテナント超電導量子コンピュータにおけるQubit Flipping攻撃
• Authors: Yizhuo Tan, Navnil Choudhury, Kanad Basu, Jakub Szefer,
• Abstract要約: 我々はQubitHammer攻撃と呼ばれる一連の新しい攻撃を初めて提示する。 マルチテナントクラウドベースの量子システムでは、攻撃者はQubitHammer攻撃を利用して被害者回路の忠実度を著しく低下させることができる。 本研究は, 先進ベンダーの超伝導量子コンピュータにおけるこれらの攻撃の有効性を示すものである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.972249757100087
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum computing is rapidly evolving its capabilities, with a corresponding surge in its deployment within cloud-based environments. Various quantum computers are accessible today via pay-as-you-go cloud computing models, offering unprecedented convenience. Due to its rapidly growing demand, quantum computers are shifting from a single-tenant to a multi-tenant model to enhance resource utilization. However, this widespread accessibility to shared multi-tenant systems also introduces potential security vulnerabilities. In this work, we present for the first time a set of novel attacks, named together as the QubitHammer attacks, which target state-of-the-art superconducting quantum computers. We show that in a multi-tenant cloud-based quantum system, an adversary with the basic capability to deploy custom pulses, similar to any standard user today, can utilize the QubitHammer attacks to significantly degrade the fidelity of victim circuits located on the same quantum computer. Upon extensive evaluation, the QubitHammer attacks achieve a very high variational distance of up to 0.938 from the expected outcome, thus demonstrating their potential to degrade victim computation. Our findings exhibit the effectiveness of these attacks across various superconducting quantum computers from a leading vendor, suggesting that QubitHammer represents a new class of security attacks. Further, the attacks are demonstrated to bypass all existing defenses proposed so far for ensuring the reliability in multi-tenant superconducting quantum computers.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングはその能力が急速に進化し、クラウドベースの環境への展開が急増している。 現在、様々な量子コンピュータは、従量制のクラウドコンピューティングモデルを通じてアクセスでき、前例のない利便性を提供している。 需要の急増により、量子コンピュータはリソース利用を向上させるために、単一テナントからマルチテナントモデルに移行している。 しかし、共有マルチテナントシステムへのこの広範なアクセシビリティは、潜在的なセキュリティ脆弱性も導入する。 本研究では,最先端の超伝導量子コンピュータをターゲットとするQubitHammer攻撃という,一連の新しい攻撃を初めて提示する。 マルチテナントクラウドベースの量子システムでは、現在のどの標準ユーザと同様、カスタムパルスをデプロイする基本的な能力を持つ敵が、QubitHammer攻撃を利用して、同じ量子コンピュータ上の被害者回路の忠実度を著しく低下させることができることを示す。 大規模な評価を行うと、QubitHammer攻撃は予測結果から0.938までの非常に高い変動距離を達成し、犠牲者の計算を劣化させる可能性を示す。 以上の結果から,QubitHammerは新たな種類のセキュリティ攻撃である可能性が示唆された。 さらに、この攻撃は、マルチテナント超伝導量子コンピュータの信頼性を確保するために提案されているすべての既存の防御を回避できることが実証されている。

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