論文の概要: Pulse-to-Circuit Characterization of Stealthy Crosstalk Attack on Multi-Tenant Superconducting Quantum Hardware

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.11407v1
• Date: Sun, 14 Sep 2025 19:48:46 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-16 17:26:23.069622
• Title: Pulse-to-Circuit Characterization of Stealthy Crosstalk Attack on Multi-Tenant Superconducting Quantum Hardware
• Title（参考訳）: マルチテナント超電導量子ハードウェアにおける定常クロストーク攻撃のパルス・回路特性
• Authors: Syed Emad Uddin Shubha, Tasnuva Farheen,
• Abstract要約: 超伝導量子コンピュータにおけるハードウェアクロストークは、重大なセキュリティ上の脅威となっている。 本稿では,物理パルスレベルの攻撃を解釈可能な論理的エラーチャネルにマッピングする,最初のエンドツーエンドフレームワークを提案する。 本研究では,観測可能な攻撃シグネチャに基づくプロトコルレベルの検出手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.14323566945483496
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Hardware crosstalk in multi-tenant superconducting quantum computers constitutes a significant security threat, enabling adversaries to inject targeted errors across tenant boundaries. We present the first end-to-end framework for mapping physical pulse-level attacks to interpretable logical error channels, integrating density-matrix simulation, quantum process tomography (QPT), and a novel isometry-based circuit extraction method. Our pipeline reconstructs the complete induced error channel and fits an effective logical circuit model, revealing a fundamentally asymmetric attack mechanism: one adversarial qubit acts as a driver to set the induced logical rotation, while a second, the catalyst, refines the attack's coherence. Demonstrated on a linear three-qubit system, our approach shows that such attacks can significantly disrupt diverse quantum protocols, sometimes reducing accuracy to random guessing, while remaining effective and stealthy even under realistic hardware parameter variations. We further propose a protocol-level detection strategy based on observable attack signatures, showing that stealthy attacks can be exposed through targeted monitoring and providing a foundation for future defense-in-depth in quantum cloud platforms.
• Abstract（参考訳）: マルチテナント超伝導量子コンピュータにおけるハードウェアクロストークは、テナント境界を越えたターゲットエラーを敵に注入できる重大なセキュリティ脅威となる。 本稿では,物理パルスレベルの攻撃を解釈可能な論理的エラーチャネルにマッピングし,密度行列シミュレーション,量子プロセストモグラフィ(QPT)を統合し,新しい等尺回路抽出法を提案する。 我々のパイプラインは、完全な誘導エラーチャネルを再構築し、有効な論理回路モデルに適合し、基本的に非対称な攻撃機構を明らかにする: 1つの逆数キュービットは、誘導された論理回転を設定するドライバとして機能し、もう1つの触媒は、攻撃のコヒーレンスを洗練させる。 線形3量子ビットシステム上で実証された手法により、このような攻撃は様々な量子プロトコルを著しく破壊し、時には精度をランダムな推測に還元するが、現実的なハードウェアパラメータの変動の下でも有効でステルス性は保たれる。 さらに、監視可能な攻撃シグネチャに基づくプロトコルレベルの検出戦略を提案し、ターゲット監視を通じてステルス攻撃が露呈できることを示し、量子クラウドプラットフォームにおける今後の防御基盤を提供する。

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