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超导量子硬件上串扰攻击的脉冲级仿真

量子物理 2025-07-28 v2 密码学与安全

摘要

多租户超导量子计算机中的硬件串talk构成了严重的安全威胁,允许对手通过注入精心设计的脉冲跨租户边界诱导定向错误。我们提出了一项基于仿真的脉冲级主动串扰攻击研究,分析了对手对脉冲时序、形状、幅度和耦合的控制如何破坏受害者的计算。我们的框架在旋转坐标系下对三量子比特系统的时间依赖性动力学进行建模,捕捉了常驻耦合和注入的驱动脉冲。我们考察了两种攻击策略:攻击者优先(在受害者操作之前注入脉冲)和受害者优先(在受害者操作之后注入脉冲),并系统地识别出导致最大逻辑错误的脉冲和耦合配置。在量子抛硬币和异或(XOR)分类电路上的协议级实验表明,某些协议极易受到这些攻击,而另一些则保持稳健。基于这些发现,我们讨论了检测与缓解的实用方法,以提高量子云平台的安全性。

关键词

引用

@article{arxiv.2507.16181,
  title  = {Pulse-Level Simulation of Crosstalk Attacks on Superconducting Quantum Hardware},
  author = {Syed Emad Uddin Shubha and Tasnuva Farheen},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2507.16181},
  year   = {2025}
}

备注

This paper has been accepted to the Security, Privacy, and Resilience Workshop at IEEE Quantum Week (QCE 2025) and will appear in the workshop proceedings