論文の概要: Quantum Attacks Targeting Nuclear Power Plants: Threat Analysis, Defense and Mitigation Strategies
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.21524v1
- Date: Wed, 25 Feb 2026 03:26:09 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-02-26 18:19:16.685445
- Title: Quantum Attacks Targeting Nuclear Power Plants: Threat Analysis, Defense and Mitigation Strategies
- Title（参考訳）: 原子力発電所を狙う量子攻撃:脅威分析・防衛・緩和戦略
- Authors: Yaser Baseri, Edward Waller,
- Abstract要約: 本稿では,高連続環境における量子レジリエンスを実現するための法医学第一の枠組みを提案する。
我々は、Harvest-Now, Decrypt-Later(HNDL)キャンペーンが、暗号基盤を遡及的に妥協し、証拠の許容性を弱め、洗練されたサボタージュを促進する方法を示す。
我々は、PQC(Post-Quantum Cryptography)へのフェーズド・ディフェンス・イン・ディープス・マイグレーションパスを提案し、検証する。
論文は、量子レジリエント制御の急激な導入なしに、物理的安全システムとデジタル法医学的証拠の整合性は、依然として深刻で不可逆的なリスクを伴っていると結論付けている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2891210250935148
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: The advent of Cryptographically Relevant Quantum Computers (CRQCs) presents a fundamental and existential threat to the forensic integrity and operational safety of Industrial Control Systems (ICS) and Operational Technology (OT) in critical infrastructure. This paper introduces a novel, forensics-first framework for achieving quantum resilience in high-consequence environments, with a specific focus on nuclear power plants. We systematically analyze the quantum threat landscape across the Purdue architecture (L0-L5), detailing how Harvest-Now, Decrypt-Later (HNDL) campaigns, enabled by algorithms like Shor's, can retroactively compromise cryptographic foundations, undermine evidence admissibility, and facilitate sophisticated sabotage. Through two detailed case studies, \textsc{Quantum~Scar} and \textsc{Quantum~Dawn}, we demonstrate multi-phase attack methodologies where state-level adversaries exploit cryptographic monoculture and extended OT lifecycles to degrade safety systems while creating unsolvable forensic paradoxes. Our probabilistic risk modeling reveals alarming success probabilities (up to 78\% for targeted facilities under current defenses), underscoring the criticality of immediate action. In response, we propose and validate a phased, defense-in-depth migration path to Post-Quantum Cryptography (PQC), integrating hybrid key exchange, cryptographic diversity, secure time synchronization, and side-channel resistant implementations aligned with ISA/IEC 62443 and NIST standards. The paper concludes that without urgent adoption of quantum-resilient controls, the integrity of both physical safety systems and digital forensic evidence remains at severe and irreversible risk.
- Abstract（参考訳）: 暗号関連量子コンピュータ (CRQCs) の出現は、重要なインフラにおける産業制御システム (ICS) と運用技術 (OT) の法医学的完全性と運用上の安全性に対する基本的な脅威である。
本稿では,高効率環境下で量子レジリエンスを実現するための,新しい法医学第一の枠組みについて紹介する。
我々はPurdueアーキテクチャ(L0-L5)の量子脅威環境を体系的に分析し、Shorのようなアルゴリズムによって実現されたHarvest-Now, Decrypt-Later(HNDL)キャンペーンが、暗号基盤を遡って妥協し、証拠の許容性を弱め、高度なサボタージュを促進する方法について詳述する。
2つの詳細なケーススタディ、すなわちtextsc{Quantum~Scar} と \textsc{Quantum~Dawn} を通じて、国家レベルの敵が暗号モノカルチャーと拡張OTライフサイクルを利用して安全システムを分解し、解決不可能な法定パラドックスを発生させるマルチフェーズアタック手法を実証する。
我々の確率論的リスクモデリングは、目覚ましい成功確率(現在の防衛体制下での標的施設の最大78.5%)を明らかにし、即時行動の重要度を強調している。
そこで本研究では,ISA/IEC 62443およびNIST規格に適合したハイブリット鍵交換,暗号の多様性,セキュアな時間同期,およびサイドチャネル耐性実装を統合した,PQC(Post-Quantum Cryptography)へのフェーズド・ディフェンス・マイグレーションパスを提案し,検証する。
論文は、量子レジリエント制御の急激な導入なしに、物理的安全システムとデジタル法医学的証拠の整合性は、依然として深刻で不可逆的なリスクを伴っていると結論付けている。
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