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SPECK 和 LowMC 的改进量子分析
摘要。随着量子计算在过去几年中飞速发展，对对称密钥密码进行分析以应对即将到来的威胁的需求也日益增长。事实上，我们已经看到了许多致力于此的研究工作。我们的工作深入研究了分组密码的这一方面，涉及 SPECK 系列和 LowMC 系列。SPECK 系列迄今为止已获得两次量子分析（Jang 等人，Applied Sciences，2020 年；Anand 等人，Indocrypt，2020 年）。我们重新审视了这两项工作，并提出了改进的基准 SPECK（所有 10 种变体）。与之前的工作相比，我们的实现需要更低的全深度。另一方面，Jaques 等人的 Eurocrypt 2020 论文中早些时候探讨了 LowMC 的量子电路。但是，他们的论文中有一个已知的错误，我们对其进行了修补。最重要的是，我们在量子方面提出了两个版本的 LowMC（L1、L3 和 L5 变体），这两个版本的全深度都比修复错误的实现要小得多。
Quantum加密后：密码分析和实施
2在深度限制下的量子密钥搜索58 2.1动机。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。59 2.2使用Grover的算法找到一个块密码。 。 。 。 。 。 。 63 2.2.1块密码。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 63 2.2.2键搜索块密码。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 64 2.2.3并行化。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 67 2.3量子电路设计。 。 。 。 。 。59 2.2使用Grover的算法找到一个块密码。。。。。。。63 2.2.1块密码。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。63 2.2.2键搜索块密码。。。。。。。。。。。。。。。64 2.2.3并行化。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。67 2.3量子电路设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。69 2.3.1容忍故障的门集和体系结构假设。。70 2.3.2实现和门。。。。。。。。。。。。。。。。。。。71 2.3.3自动资源估计和单位测试。。。。。。72 2.3.4 Q＃资源估算器的当前限制。。。。73 2.3.5线性地图可逆电路。。。。。。。。。。。。77 2.3.6量子电路的成本指标。。。。。。。。。。。。。78 2.3.7 Grover算法的成本。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 79 2.4 AES的量子电路。 。 。 。 。 。 。 。 。 。78 2.3.7 Grover算法的成本。。。。。。。。。。。。。。79 2.4 AES的量子电路。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。84 2.4.1 S-box，bytesub和subbyte。。。。。。。。。。。。。。。86 2.4.2 shiftrow and rotbyte。。。。。。。。。。。。。。。。。。。87 2.4.3 MixColumn。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。87 2.4.4 AddRoundKey。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。88 2.4.5密钥扩展。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。88 2.4.5密钥扩展。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。89 2.4.6回合，最终曲和全ae。。。。。。。。。。。。。91 2.4.7 t -Depth。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。95 2.5低MC的量子电路。。。。。。。。。。。。。。。。。。96