Camellia算法的量子资源评估

作     者：李艳俊 葛耀东 张伟国 孙莹 LI Yanjun;GE Yaodong;ZHANG Weiguo;SUN Ying

作者机构：中国电子科技集团公司第十五研究所北京100083 北京电子科技学院北京100070 信息产业信息安全测评中心北京100083 

基　　金：北京高校“高精尖”学科建设项目(20210101Z0401) 

出 版 物：《微电子学与计算机》 (Microelectronics & Computer)

年 卷 期：2023年第40卷第2期

页      码：37-49页

摘      要：Camellia算法是一种在国际上使用广泛的分组密码算法,其拥有着高安全性、软硬件实现效率高等特点.为了在量子计算的硬件平台使用这类密码算法,首先要从综合角度出发考虑实现他们的量子电路.通过结合Camellia算法的结构特点,给出了算法在量子电路模型下的量子资源消耗,其中包括量子比特数、通用量子逻辑门数、量子电路深度以及电路的量子比特数与T深度的乘积值等.首先,使用改进的Itoh-Tsujii算法、高斯消元法以及有限域上求逆等方法,优化了算法S盒的量子实现方案.其次,根据轮函数线性部件的设计特点,给出了密钥拓展结构的量子优化实现方案,该方案在一定程度上减少了辅助量子比特的使用.在此基础上,利用计算常数参量汉明重量的方法,将CNOT门转化为Pauli-X门以减少量子资源的消耗.并使用改进的zig-zag结构将算法的主要组件结合起来,给出了Camellia算法的量子电路实现.最后,该方案给出了Camellia算法在三种不同版本密钥下所消耗的量子资源.与传统方法和其他算法的量子电路实现对比,该文的方案所消耗的量子资源更少.该电路的提出将会为量子环境下Camellia算法的深入研究奠定基础.

主 题 词：分组密码 Camellia 量子电路 代数运算 S盒 

学科分类：08[工学] 0839[0839] 081201[081201] 0812[工学-测绘类] 

D　O　I：10.19304/J.ISSN1000-7180.2022.0281

馆 藏 号：203120981...