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👥 作者: Shuxian Jiang

该论文提出了一种名为CIM-BDD的混合有界距离解码(Bounded-Distance-Decoding)求解器,用于破解基于学习带误差(LWE)问题的后量子密码(PQC)系统。核心创新在于将LWE问题通过一种严格的免惩罚(penalty-free)映射转换为二次无约束二元优化(QUBO)问题:首先通过代数消去秘密向量,将LWE嵌入到一个q-ary格中,从而吸收模运算并重新表述为最近向量问题(CVP);然后将平方误差范数直接用作QUBO能量,使得密码学噪声成为需要最小化的目标而非惩罚约束。为了在当前的噪声中等规模量子(NISQ)设备上实现该模型,论文设计了一种特殊的编码方法:连续松弛的Babai最近平面投影(CR-BNP)驱动自适应混合进制编码器,大幅减少了量子比特数量以及QUBO系数范围,从而仅需一次批量硬件提交即可完成。此外,还推导了一个统计有界早停阈值(T_early),该阈值可充当单边证书并兼作决策LWE区分器。研究团队在达姆施塔特工业大学LWE挑战数据集上验证了框架,在相干伊辛机(Coherent Ising Machine)CPQC-550上对40维实例进行了搜索LWE和决策LWE的端到端演示。这项工作为量子-经典混合密码分析建立了新的算法-硬件协同设计范式,揭示了NISQ设备对PQC潜在的实际威胁。

💡 推荐理由: 本文提出了一种新颖的量子-经典混合密码分析方法,首次将相干伊辛机用于LWE攻击,可能威胁基于LWE的后量子密码方案的现实安全性,值得PQC研究者和安全从业者密切关注。

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