論文の概要: Toward Covert Quantum Computing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.14325v1
• Date: Thu, 14 May 2026 03:39:30 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-15 21:45:34.606424
• Title: Toward Covert Quantum Computing
• Title（参考訳）: カバー量子コンピューティングを目指して
• Authors: Evan J. D. Anderson, Kaushik Datta, Boulat A. Bash,
• Abstract要約: Emphcovertの量子コンピューティングは、他の全ての量子計算ユニットへのアクセスで敵がアクセスできないサブセットを検出できないことを保証します。 計算に使用しない量子ビット上でRamsey実験を行い、予測通り最寄りのクロストークを検出する。 また,境界量子ビットを超える長距離結合効果を観測し,敵が活用できるサイドチャネルを明らかにする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.135152720206845
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: As quantum computers become available through multi-tenant cloud platforms, ensuring privacy against adversaries sharing the same quantum processing unit becomes critical. We introduce and explore \emph{covert quantum computing}, a new concept that ensures an adversary with access to all other quantum computational units (QCUs) of a quantum computer cannot detect computation on the subset that they cannot access. Analogous to covert communication, we employ information theory. However, since here the adversary controls the systems used for detection, we require a richer framework for covertness analysis that accounts for the use of quantum memories and adaptive operations. Thus, we adopt the \emph{quantum-strategy} framework used in quantum game theory and memory channel discrimination. Current quantum computers use planar graph circuit layouts and typically assume nearest-neighbor crosstalk. We derive discrete isoperimetric inequalities to show that, for an $n$-qubit circuit under this model, only $\mathcal{O}(\sqrt{n})$ border qubits provide detection information to the adversary. We then explore this scaling law on IQM's 54-qubit \emph{Emerald} processor and IBM's 156-qubit \emph{ibm\_fez} machine employing the Heron 2 architecture. We implement Ramsey experiments on qubits not used in computation, and detect nearest-neighbor crosstalk, as expected. However, we also observe long-range coupling effects beyond the border qubits, revealing a side channel that the adversary can exploit. We hypothesize that this long-range crosstalk is induced by leakage from the drive and control lines. Beyond weakening covertness, it exposes co-tenants to both adversarial and unintended crosstalk and degrades circuits that span spatially distributed qubits, motivating further work on spatial isolation and crosstalk characterization.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータがマルチテナントクラウドプラットフォームを通じて利用可能になるにつれて、同じ量子処理ユニットを共有する敵に対するプライバシを確保することが重要になる。 量子コンピュータの他の量子計算ユニット(QCU)にアクセスできる敵が、アクセスできないサブセット上の計算を検出できないようにする新しい概念である「emph{covert quantum computing」を導入し、探索する。 隠蔽通信とは対照的に,情報理論を採用している。 しかし、ここでは敵が検出に使用するシステムを制御するため、量子メモリの使用と適応操作を考慮に入れた隠蔽分析のためのよりリッチなフレームワークが必要である。 そこで我々は,量子ゲーム理論とメモリチャネル識別に使用される 'emph{quantum-strategy} フレームワークを採用する。 現在の量子コンピュータは平面グラフ回路のレイアウトを使用しており、概ね隣り合うクロストークを前提としている。 このモデルの下では、$n$-qubit 回路に対して、$\mathcal{O}(\sqrt{n})$ border qubits のみが相手に検出情報を提供することを示すために、離散等尺不等式を導出する。 次に, IQM の 54-qubit \emph{Emerald} プロセッサと, Heron 2 アーキテクチャを用いた IBM の 156-qubit \emph{ibm\_fez} マシンのスケーリング法則について検討する。 計算に使用しない量子ビット上でRamsey実験を行い、予測通り最寄りのクロストークを検出する。 しかし, 境界量子ビットを超える長距離結合効果も観測し, 敵が活用できる側チャネルを明らかにした。 我々は、この長距離クロストークは、駆動線と制御線からの漏れによって引き起こされると仮定する。 隠蔽性を弱めるだけでなく、逆境と意図しないクロストークの両方に共テナントを露出させ、空間的に分散されたキュービットにまたがる回路を劣化させ、空間隔離とクロストーク特性のさらなる研究を動機付けている。

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