論文の概要: QubitHammer: Remotely Inducing Qubit State Change on Superconducting Quantum Computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.07875v2
• Date: Thu, 11 Sep 2025 01:18:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-12 13:52:32.706438
• Title: QubitHammer: Remotely Inducing Qubit State Change on Superconducting Quantum Computers
• Title（参考訳）: QubitHammer: 超伝導量子コンピュータ上でのQubit状態変化をリモートで誘発する
• Authors: Yizhuo Tan, Navnil Choudhury, Kanad Basu, Jakub Szefer,
• Abstract要約: 本稿は,QubitHammerについて述べる。QubitHammerは,マルチテナントモデルにおいて,被害者の量子回路の状態に対する不正な変更を遠隔で引き起こせることを示す最初の攻撃である。 IBM と Rigetti による実世界の超伝導デバイスに関する広範な評価を通じて、この研究は、QubitHammer が被害者の量子回路の出力分布を著しく変化させることができることを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.589783761780327
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: To address the rapidly growing demand for cloud-based quantum computing, various researchers are proposing shifting from the existing single-tenant model to a multi-tenant model that expands resource utilization and improves accessibility. However, while multi-tenancy enables multiple users to access the same quantum computer, it introduces potential for security and reliability vulnerabilities. It therefore becomes important to investigate these vulnerabilities, especially considering realistic attackers who operate without elevated privileges relative to ordinary users. To address this research need, this paper presents and evaluates QubitHammer, the first attack to demonstrate that an adversary can remotely induce unauthorized changes to a victim's quantum circuit's qubit's state within a multi-tenant model by using custom qubit control pulses that are generated within constraints of the public interfaces and without elevated privileges. Through extensive evaluation on real-world superconducting devices from IBM and Rigetti, this work demonstrates that QubitHammer allows an adversary to significantly change the output distribution of a victim quantum circuit. In the experimentation, variational distance is used to evaluate the magnitude of the changes, and variational distance as high as 0.938 is observed. Cross-platform analysis of QubitHammer on a number of quantum computing devices exposes a fundamental susceptibility in superconducting hardware. Further, QubitHammer was also found to evade all currently proposed defenses aimed at ensuring reliable execution in multi-tenant superconducting quantum systems.
• Abstract（参考訳）: クラウドベースの量子コンピューティングの急速な需要に対応するため、さまざまな研究者が、既存のシングルテナントモデルから、リソース利用を拡大し、アクセシビリティを向上させるマルチテナントモデルへの移行を提案している。 しかし、マルチテナンシは複数のユーザが同じ量子コンピュータにアクセスできるようにする一方で、セキュリティと信頼性の脆弱性の可能性をもたらしている。 そのため,これらの脆弱性,特に一般ユーザに対して特権を増すことなく行動する現実的な攻撃者について調査することが重要である。 この研究ニーズに対処するため、本稿では、QubitHammerを提示、評価する。QubitHammerは、被害者の量子回路の量子ビット状態に対する遠隔的変更を、公共インターフェースの制約内で発生し、特権の増大を伴わないカスタムのqubit制御パルスを用いて、マルチテナントモデル内で引き起こすことができることを示す最初の攻撃である。 IBM と Rigetti による実世界の超伝導デバイスに関する広範な評価を通じて、この研究は、QubitHammer が被害者の量子回路の出力分布を著しく変化させることができることを示した。 実験では, 変動距離を用いて変化の大きさを評価し, 0.938までの変動距離を観測した。 多くの量子コンピューティングデバイス上でのQubitHammerのクロスプラットフォーム解析は、超伝導ハードウェアの基本的な感受性を明らかにする。 さらに、QubitHammerは、マルチテナント超伝導量子システムにおける信頼性の高い実行を保証することを目的とした、現在提案されているすべての防御を回避した。

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