論文の概要: Quantum Opacity, Classical Clarity: A Hybrid Approach to Quantum Circuit Obfuscation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.13848v1
• Date: Tue, 20 May 2025 02:42:47 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-21 14:49:52.63728
• Title: Quantum Opacity, Classical Clarity: A Hybrid Approach to Quantum Circuit Obfuscation
• Title（参考訳）: 量子オパシティ, 古典的明瞭性: 量子回路難読化へのハイブリッドアプローチ
• Authors: Amal Raj, Vivek Balachandran,
• Abstract要約: 本稿では,コンパイル前に新たな量子ゲートを挿入することにより,プロプライエタリな量子回路を保護する新しい難読化手法を提案する。 これらのゲートは測定結果を破損させ、後に軽量な古典的な後処理ステップによって修正される。 本手法は,信頼できないコンパイルフローにおける量子回路設計の安全性に対する実用的で効果的な解であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum computing leverages quantum mechanics to achieve computational advantages over classical hardware, but the use of third-party quantum compilers in the Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) era introduces risks of intellectual property (IP) exposure. We address this by proposing a novel obfuscation technique that protects proprietary quantum circuits by inserting additional quantum gates prior to compilation. These gates corrupt the measurement outcomes, which are later corrected through a lightweight classical post-processing step based on the inserted gate structure. Unlike prior methods that rely on complex quantum reversals, barriers, or physical-to-virtual qubit mapping, our approach achieves obfuscation using compiler-agnostic classical correction. We evaluate the technique across five benchmark quantum algorithms -- Shor's, QAOA, Bernstein-Vazirani, Grover's, and HHL -- using IBM's Qiskit framework. The results demonstrate high Total Variation Distance (above 0.5) and consistently negative Degree of Functional Corruption (DFC), confirming both statistical and functional obfuscation. This shows that our method is a practical and effective solution for the security of quantum circuit designs in untrusted compilation flows.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、古典的ハードウェアよりも計算上の優位性を達成するために量子力学を利用するが、ノイズ中間スケール量子(NISQ)時代におけるサードパーティの量子コンパイラの使用は、知的財産権(IP)暴露のリスクをもたらす。 我々は、コンパイル前に追加の量子ゲートを挿入することで独自の量子回路を保護する新しい難読化手法を提案し、この問題に対処する。 これらのゲートは測定結果を破損させ、後に挿入されたゲート構造に基づいて軽量な古典的後処理ステップによって修正される。 複雑な量子反転、障壁、物理-仮想量子ビットマッピングに依存する従来の手法とは異なり、本手法はコンパイラに依存しない古典的補正を用いて難読化を実現する。 我々は、IBMのQiskitフレームワークを使用して、5つのベンチマーク量子アルゴリズム(Shor's、QAOA、Bernstein-Vazirani、Grover's、HHL)でこの技術を評価する。 その結果,高い総変量距離(0.5以上)と連続的に負の機能的破壊度(DFC)が示され,統計的および機能的難読性の両方が確認された。 本手法は,信頼できないコンパイルフローにおける量子回路設計の安全性に対する実用的で効果的な解であることを示す。

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