QubitHammer：在超导量子计算机上远程诱导量子比特状态改变
量子物理
2025-09-12 v2 密码学与安全
摘要
为了应对基于云的量子计算日益增长的需求，许多研究人员正提议从现有的单租户模型转向多租户模型，以扩大资源利用率并提高可访问性。然而，虽然多租户模式允许多个用户访问同一台量子计算机，但它引入了安全性和可靠性漏洞的潜在风险。因此，调查这些漏洞变得尤为重要，特别是考虑到那些在没有相对于普通用户提升权限的情况下运作的现实攻击者。为满足这一研究需求，本文提出并评估了 QubitHammer，这是第一种证明攻击者可以在多租户模型中，通过使用在公共接口约束内生成且无需提升权限的自定义量子比特控制脉冲，远程诱导受害者量子电路的量子比特状态发生未经授权改变的攻击。通过对来自 IBM 和 Rigetti 的真实超导设备进行广泛评估，本研究表明 QubitHammer 允许攻击者显著改变受害者量子电路的输出分布。在实验中，使用变分距离来评估变化的大小，并观察到高达 0.938 的变分距离。对 QubitHammer 在多台量子计算设备上的跨平台分析揭示了超导硬件中的一种基本易感性。此外，还发现 QubitHammer 能够规避所有目前提出的旨在确保多租户超导量子系统可靠执行的防御措施。
引用
@article{arxiv.2504.07875,
title = {QubitHammer: Remotely Inducing Qubit State Change on Superconducting Quantum Computers},
author = {Yizhuo Tan and Navnil Choudhury and Kanad Basu and Jakub Szefer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.07875},
year = {2025}
}