まとめ記事：クラウド量子コンピュータに潜む新たなセキュリティリスク ― Northwestern大学の「QubitVise」研究
背景
量子コンピュータは高価かつ希少なため、IBM・Amazon・Microsoft・Rigetti などがクラウド経由で複数ユーザーが利用可能な「マルチテナント型サービス」を提供しています。
効率的な利用を可能にする一方で、共有環境ゆえのセキュリティリスク が課題となってきました。
Northwestern大学のComputer Architecture and Security Labが発表した研究では、スーパーコンダクティング量子コンピュータに対する新たな攻撃手法 「QubitVise」 を実証。クラウド量子基盤の信頼性に警鐘を鳴らしています。
攻撃の仕組み：「二方向クロストーク」
- 脆弱性の起点：CNOTゲートが生み出すノイズの「クロストーク」現象
- 従来研究：片側からの干渉に限定
- QubitViseの特徴：上下両側に悪意ある回路を配置し「二方向から干渉」
- 実行条件：特権権限不要。通常ユーザーと同じ権限で実行可能。
- 難検知性：攻撃回路がQAOA（量子近似最適化アルゴリズム）などの正規ワークロードに酷似し、コンパイラレベルで検出困難。
実証実験：Rigetti Ankaa-3でのテスト
- 実験環境：Rigettiの127量子ビット機「Ankaa-3」、Amazon Braket経由で利用。
- 攻撃方法：18個のCNOTゲートを含む攻撃回路を配置し、ベンチマーク回路（Bell状態・Isingモデル・GHZ状態）を標的に。
- 実行回数：各回路を1,000回繰り返し、分布変化を「全変動距離（TVD）」で計測。
結果：
- 平均的にTVDが13%上昇（二方向攻撃は片方向より強力）
- 最大で35%の誤差増加を確認
- Bell状態では異常値ながら223%増加という極端なケースも観測
- 大規模回路（GHZ状態など）は特に脆弱
脅威の本質：データ漏洩ではなく「計算結果の改ざん」
- 盗聴は不可能：量子力学の「ノークローン定理」により、他者のデータを直接読むことはできない。
- リスクは「改ざん」：計算結果を誤らせることで、医薬品設計や暗号検証などで信頼性を損なう。
- 産業影響：研究や商用利用での信頼が揺らげば、量子クラウド導入の障害になり得る。
古典的攻撃との類似性
- Rowhammer攻撃（DRAM書き換え）
- キャッシュタイミング攻撃（CPU側チャネル）
QubitViseはこれらと同様に、物理現象を利用して仮想的な境界を越える攻撃。
量子でもクラウド利用が進めば、古典コンピューティング同様のセキュリティ課題が顕在化することを示しています。
対策と今後の展望
研究チームは以下の対策を提案：
- 回路配置の制約強化（近接配置を避ける）
- 悪意あるワークロードの自動検知
- ハードウェア設計の改良によるクロストーク低減
- スケジューリングの見直し（同時実行を避ける／隔離を強化）
現時点では実証レベルの研究に留まるものの、**「ハードウェア起因の量子クラウド攻撃は現実化し得る」**という重要な警告となっています。
結論
QubitViseは、クラウド量子コンピュータが普及する未来におけるセキュリティ課題を先取りした研究成果です。
データ漏洩ではなく「計算の信頼性」を揺るがす攻撃であり、量子クラウドの普及に不可欠な「安全性と信頼性」の再設計を迫るシグナルといえます。