#shor-algorithm

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👥 作者: Han Luo, Ziyi Yang, Jingquan Luo, Ziruo Wang, Yuexin Su, Xiaoming Sun, Lvzhou Li, Tongyang Li

该论文提出了一种空间高效的量子算法,用于解决素数域上的椭圆曲线离散对数问题(ECDLP),这是密码学中的基础难题。Shor算法在理论上能高效求解ECDLP,但实际量子实现需要大量量子资源,尤其是逻辑量子比特数。当前最先进的实现需要超过1000个逻辑量子比特(针对256位素数域曲线)。本文的主要贡献是设计了一种新的空间高效可逆模逆电路,解决了仿射坐标点加法中主要的空间瓶颈。该电路基于扩展欧几里得算法,通过引入长度寄存器和位置控制算术,精炼了Proos和Zalka的寄存器共享技术,以紧凑方式存储和更新中间变量。进一步优化了可逆更新过程并构建了相应的受控算术电路。最终,整个ECDLP量子算法实现仅需3n+6⌊log₂n⌋+O(1)个逻辑量子比特和919n³/log₂n+O(n²)个Toffoli门,其中n是素数位数。对于256位素数域曲线,仅需835个逻辑量子比特,低于Chevignard等人(EUROCRYPT 2026)的1098个和Babbush等人(ArXiv Preprint 2026)的1175个。论文还结合了中间测量和经典前馈操作,提供了空间高效的受控仿射点加法电路,完整实现了求解ECDLP的Shor算法。适合量子计算和密码学研究者阅读。

💡 推荐理由: 该研究大幅降低了量子攻击椭圆曲线密码所需的量子比特数,威胁到当前广泛使用的ECC安全基石,推动后量子密码迁移的紧迫性。

🎯 建议动作: 跟踪后续量子计算实验进展,评估内部密码系统对后量子密码迁移的需求时间表。

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