Kvanttilaskennan tietoturva

Abstract

Tässä kandidaatintyössä tutkitaan kvanttitietokoneiden tietoturvaa, erityisesti ylikuuluvuutta. Ylikuulumisen ymmärtämisestä ja sen ratkaisemisesta tulee yhä vain tärkeämpää kvanttitietokoneiden kehittyessä eteenpäin, jotta mahdollisia sitä hyödyntäviä hyökkäyksiä kyetään torjumaan. Tämä työ kattaa kvanttitietokoneen perusteet, kubitit, ja kvanttiportit sekä tietoturvan keskeiset käsitteet ja niiden käytännön toteutuksen. Lisäksi tarkastellaan ylikuuluvuutta ja virheenindusointia käsitteenä sekä esitellään kvanttitietokoneiden saavutuksia sekä Suomessa että maailmanlaajuisesti. Esille tuodaan myös muutamia tehtyjä tutkimuksia kvanttitietokoneen tietoturvallisuudesta. Tutkimuksissa on esitetty useita ehdotuksia, joilla kvanttitietokoneiden tietoturvallisuutta voitaisiin kehittää. Tämän työn keskiössä on käytännön virheenindusointihyökkäys, joka paljastaa ylikuulumisen vaikutukset ja sen hyödyntämisen virheenindusointihyökkäyksessä. Tulokset esitellään demonstraation jälkeen, ja lopuksi esitellään Qiskit-viitekehyksen optimointiratkaisuja ylikuulumisen ja yleisen virheen lieventämiseksi kvanttitietokoneissa. Työ tarjoaa arvokasta tietoa kvanttitietokoneiden tietoturvahaasteista ja antaa pohdintaa mahdollisista ratkaisuista sekä uusista tutkimuksenkohteista.