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以低成本实现Camellia算法S盒的量子电路

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Camellia是继AES后最具有竞争优势的分组密码算法之一,它在信息安全的很多领域已经有了广泛的应用.S盒是Camellia算法中唯一的非线性组件.本文研究如何用较少的资源实现Camellia算法S盒的量子电路.首先通过映射矩阵使得有限域F28的乘法逆可以通过F24的(乘法和)乘法逆运算得到,进而以更少的量子比特给出实现后者的量子电路.然后应用PLU分解和消元法,通过CNOT门和NOT门实现S盒的仿射变换.最后,结合所提出的量子电路,给出需要20个量子比特、54个Toffoli门、196个CNOT门以及Tofffoli门深度为42的实现S盒的量子电路.与之前需要23个量子比特、67个Toffoli门、308个CNOT门以及Toffoli门深度为53的研究相比,本文S盒量子电路需要的资源更少.此外,本文的S盒量子电路可减少实现Camellia时所需的资源,进而降低Grover算法对其攻击时所需的量子电路规模.
Quantum circuit for implementing Camellia S-box with low costs

李振强、高飞、秦素娟、温巧燕

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北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室,北京100876

河南省网络密码技术重点实验室,郑州450001

Camellia S盒 乘法逆 组合域

国家自然科学基金国家自然科学基金国家自然科学基金河南省网络密码技术重点实验室开放课题

622720566197204861976024LNCT2021-A10

2023

10.1360/SSPMA-2022-0485

中国科学(物理学 力学 天文学)
中国科学院

中国科学(物理学 力学 天文学)

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：0.644
ISSN：1674-7275
年,卷(期)：2023.53(4)
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