論文の概要: QuantumShield: Multilayer Fortification for Quantum Federated Learning

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.22945v1
• Date: Mon, 27 Oct 2025 02:59:33 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-28 15:28:15.427646
• Title: QuantumShield: Multilayer Fortification for Quantum Federated Learning
• Title（参考訳）: QuantumShield: 量子フェデレーション学習のための多層基盤
• Authors: Dev Gurung, Shiva Raj Pokhrel,
• Abstract要約: 本稿では,分散学習システムを量子対応敵の脅威から守るために設計された量子セキュアフェデレーション学習(QFL)フレームワークを提案する。 我々は、QFLプロセスを古典的および量子的脅威の両方に対して強化するために、先進的な量子および後量子プロトコルを統合し、厳格に評価する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.283533791778357
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: In this paper, we propose a groundbreaking quantum-secure federated learning (QFL) framework designed to safeguard distributed learning systems against the emerging threat of quantum-enabled adversaries. As classical cryptographic methods become increasingly vulnerable to quantum attacks, our framework establishes a resilient security architecture that remains robust even in the presence of quantum-capable attackers. We integrate and rigorously evaluate advanced quantum and post-quantum protocols including Quantum Key Distribution (QKD), Quantum Teleportation, Key Encapsulation Mechanisms (KEM) and Post-Quantum Cryptography (PQC) to fortify the QFL process against both classical and quantum threats. These mechanisms are systematically analyzed and implemented to demonstrate their seamless interoperability within a secure and scalable QFL ecosystem. Through comprehensive theoretical modeling and experimental validation, this work provides a detailed security and performance assessment of the proposed framework. Our findings lay a strong foundation for next-generation federated learning systems that are inherently secure in the quantum era.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,量子対応敵の出現する脅威に対して,分散学習システムを保護するために設計された,画期的な量子セキュアフェデレーション学習(QFL)フレームワークを提案する。 古典的な暗号手法が量子攻撃にますます脆弱になるにつれて、我々のフレームワークは、量子能力のある攻撃者の存在下でも堅牢なレジリエントなセキュリティアーキテクチャを確立している。 量子鍵分布(QKD)、量子テレポーテーション(Quantum Teleportation)、キーカプセル化機構(Key Encapsulation Mechanisms, KEM)、ポスト量子暗号(Post-Quantum Cryptography, PQC)などの先進量子および後量子プロトコルを統合して、古典的および量子的脅威に対するQFLプロセスの強化を図る。 これらのメカニズムは、セキュアでスケーラブルなQFLエコシステム内のシームレスな相互運用性を示すために、体系的に分析され、実装されます。 この研究は、包括的な理論的モデリングと実験的な検証を通じて、提案フレームワークの詳細なセキュリティと性能評価を提供する。 我々の発見は、量子時代に本質的に安全である次世代のフェデレーション学習システムの基礎を築いてきた。

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