Fugu-MT 論文翻訳(概要): Encrypted-State Quantum Compilation Scheme Based on Quantum Circuit Obfuscation

論文の概要: Encrypted-State Quantum Compilation Scheme Based on Quantum Circuit Obfuscation

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.17589v1
Date: Wed, 23 Jul 2025 15:23:18 GMT
ステータス: 翻訳完了
システム内更新日: 2025-07-24 22:33:15.057592
Title: Encrypted-State Quantum Compilation Scheme Based on Quantum Circuit Obfuscation
Title（参考訳）: 量子回路難読化に基づく暗号状態量子コンパイル方式
Authors: Chenyi Zhang, Tao Shang, Xueyi Guo,
Abstract要約: 量子回路難読化(ECQCO)に基づく暗号状態量子コンパイル方式を提案する。量子ホモモルフィック暗号を適用して出力状態を隠蔽し、量子不識別性難読化に基づく構造難読化機構をインスタンス化する。 ECQCOは最大0.7のTVDと0.88の正規化GEDを実現し、コンパイルステージのセキュリティを強化している。
参考スコア（独自算出の注目度）: 2.352534955555907
License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
Abstract: With the rapid advancement of quantum computing, quantum compilation has become a crucial layer connecting high-level algorithms with physical hardware. In quantum cloud computing, compilation is performed on the cloud side, which exposes user circuits to potential risks such as structural leakage and output predictability. To address these issues, we propose the encrypted-state quantum compilation scheme based on quantum circuit obfuscation (ECQCO), the first secure compilation framework tailored for the co-location of compilers and quantum hardware. It applies quantum homomorphic encryption to conceal output states and instantiates a structure obfuscation mechanism based on quantum indistinguishability obfuscation, effectively protecting both functionality and topology of the circuit. Additionally, an adaptive decoupling obfuscation algorithm is designed to suppress potential idle errors while inserting pulse operations. The proposed scheme achieves information-theoretic security and guarantees computational indistinguishability under the quantum random oracle model. Experimental results on benchmark datasets show that ECQCO achieves a TVD of up to 0.7 and a normalized GED of 0.88, enhancing compilation-stage security. Moreover, it introduces only a slight increase in circuit depth, while keeping the average fidelity change within 1%, thus achieving a practical balance between security and efficiency.
Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングの急速な進歩により、量子コンパイルは高レベルのアルゴリズムと物理ハードウェアを繋ぐ重要なレイヤーとなっている。量子クラウドコンピューティングでは、クラウド側でコンパイルが行われ、構造的リークや出力予測可能性といった潜在的なリスクに対してユーザ回路を公開する。これらの問題に対処するために,コンパイラと量子ハードウェアの共同配置に適した,最初のセキュアなコンパイルフレームワークである量子回路難読化(ECQCO)に基づく暗号状態量子コンパイル方式を提案する。量子ホモモルフィック暗号を適用して出力状態を隠蔽し、量子不識別性難読化に基づく構造難読化機構をインスタンス化し、回路の機能と位相の両方を効果的に保護する。さらに、パルス演算を挿入しながら、潜在的なアイドルエラーを抑制するために、適応的な疎結合難読化アルゴリズムが設計されている。提案手法は,情報理論のセキュリティを実現し,量子乱数オラクルモデルの下での計算の不一致を保証する。ベンチマークデータセットの実験結果は、ECQCOが最大0.7のTVDと正規化GED 0.88のGEDを達成し、コンパイルステージセキュリティが向上していることを示している。さらに、回路深度はわずかに増加し、平均忠実度は1%に抑えられ、セキュリティと効率の現実的なバランスがとれる。

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