多租户 NISQ 计算机中由串扰引起的侧信道威胁
新兴技术
2024-12-17 v1
摘要
随着量子计算的快速发展，其近期应用日益明显。然而，量子资源的高成本和低利用率正在推动从单用户模式向多用户访问模式的转变。在多租户环境中，多个用户共享一台量子计算机，保护用户保密性变得至关重要。不同用途的量子计算机增加了敏感数据由一用户编码而被其他用户篡改的风险，使得保护数据完整性和保密性至关重要。在量子计算发展的格局下，必须在现实的威胁模型假设下研究这些安全挑战，在该模型中，敌对用户可以在不依赖对量子计算机物理访问权限或篡改云服务的情况下发动实际攻击。本文首次在 Noisy Intermediate Scale Quantum（NISQ）机器上演示了将串扰作为攻击向量的潜力，即在多租户量子计算模型下，敌对用户可在其上利用该串扰。该侧信道攻击采用最小且现实的敌对特权，旨在揭露受害者正在执行的量子算法。通过串扰信噪声估计受害者电路中 CNOT 门的存在，然后该信息被编码并由基于图的学习模型分类以识别受害者的量子算法。在评估了最多 336 个基准电路后，我们的攻击框架能够以最高 85.7% 的准确率揭露受害者的量子算法。
引用
@article{arxiv.2412.10507,
title = {Crosstalk-induced Side Channel Threats in Multi-Tenant NISQ Computers},
author = {Navnil Choudhury and Chaithanya Naik Mude and Sanjay Das and Preetham Chandra Tikkireddi and Swamit Tannu and Kanad Basu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.10507},
year = {2024}
}