QPUF 2.0：探索面向能源电力物理系统安全设计的量子物理不可克隆函数
量子物理
2024-10-17 v1 密码学与安全
摘要
正在对可再生能源资源的生成、传输和分配效率进行可持续改进，并管理它们以确保智能电网的可靠运行。监控、控制与数据采集系统（SCADA）通过其在能源分配框架 various 层次上的实时数据感知、处理和执行能力，实现了对电网通信流的可持续管理。与 SCADA 启用电网基础设施和管理相关的安全漏洞可能危及智能电网运行。本 work 探索了量子物理不可克隆函数（QPUF）用于智能电网能源传输和分配框架的安全性、隐私性和可靠性。量子计算通过其信息处理的概率性质，已成为高性能计算应用的强大的安全解决方案。本 work 提供一种基于量子硬件内在属性的安全机制，这些属性由量子力学驱动，为量子计算驱动的智能电网基础设施提供防篡改安全。本 work 引入了一种基于量子退相干、纠缠和叠加态的新型 QPUF 架构。该架构为每个量子设备生成唯一的比特流作为指纹。 proposed QPUF 设计在 IBM 和 Google 量子系统及模拟器上进行评估。在 IBM 量子模拟器（ibmq_qasm_simulator）上的部署实现了平均汉明距离为 50.07%、随机性为 51%，且 86% 的密钥显示 100% 可靠性。
引用
@article{arxiv.2410.12702,
title = {QPUF 2.0: Exploring Quantum Physical Unclonable Functions for Security-by-Design of Energy Cyber-Physical Systems},
author = {Venkata K. V. V. Bathalapalli and Saraju P. Mohanty and Chenyun Pan and Elias Kougianos},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.12702},
year = {2024}
}
备注
26 pages, 12 figures, 4 Tables