基于量子隧穿泄漏的QT-PUF：面向可植入IoMT设备的物理不可克隆函数
密码学与安全
2026-05-22 v1
摘要
物联网医疗（IoMT）标志着向去中心化医疗保健的转变，使通过连接的可穿戴和可植入设备实现持续监测和个性化护理成为可能。然而，确保这些设备本身的可信与完整性仍是一个重大挑战，因为物理性 Compromise 或仿冒可能直接危及患者安全、隐私和数据完整性。本工作提出了QT-PUF，一种基于栅隧穿泄漏的物理不可克隆函数（PUF），该函数利用源于标准CMOS器件过程中引起的量子机械栅泄漏。提出了一种带有伪电阻I-to-V前端的差分读出电路，将皮安培级的泄漏变化转换为数字响应。与基于存储器、环振荡器或仲裁器的现有PUF不同，这些PUF不适用于超低功耗IoMT设备（由于额外电路、功耗开销或差异稳定性差），QT-PUF无需外部激励或稳定， operates under static bias。在65nm CMOS工艺的仿真测量中，显示出熵为0.9999998，FHD为0.5001，平均功耗（能耗）为96.04nW/位（19.21fJ/位），在1.2V和35℃时测试。该方法在0.9-1.3V和0-100℃范围内可靠工作，在1.0-1.3V和10-70℃的典型可植入设备工作条件下，平均BER低于0.000163。
引用
@article{arxiv.2605.22113,
title = {QT-PUF: Quantum Tunneling Leakage Based PUF for Implantable IoMT Devices},
author = {Yueqi Ma and Vivek Mohan and Chip-Hong Chang and Emmanuel M. Drakakis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.22113},
year = {2026}
}
备注
The paper has been accepted for presentation at the 2026 IEEE International Symposium on Circuits and Systems in Shanghai