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Circuitos cuánticos optimizados en profundidad para ASCON: AEAD y HASH

Autores: Oh, Yujin; Jang, Kyungbae; Baksi, Anubhab; Seo, Hwajeong

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Circuitos cuánticos optimizados en profundidad para ASCON: AEAD y HASH


Categoría

Matemáticas

Subcategoría

Matemáticas generales

Palabras clave

Computación cuántica
Algoritmo de búsqueda de Grover
Cifrado de clave simétrica
Funciones hash
Ascon
Seguridad post-cuántica

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 19

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los avances en la computación cuántica plantean desafíos de seguridad para la criptografía. Específicamente, el algoritmo de búsqueda de Grover afecta la reducción en la complejidad de búsqueda de cifrado de clave simétrica y funciones hash. Se han realizado esfuerzos recientes para estimar la complejidad de la búsqueda de Grover y evaluar la seguridad post-cuántica. En este documento, proponemos una implementación de circuito cuántico optimizado en profundidad para ASCON, que incluye tanto algoritmos de cifrado de clave simétrica como de hash, como parte de la estandarización de criptografía ligera por el NIST (Instituto Nacional de Estándares y Tecnología). Hasta donde sabemos, esta es la primera implementación de un circuito cuántico para el esquema ASCON AEAD (Cifrado Autenticado con Datos Asociados), que es un algoritmo de clave simétrica. Además, nuestra implementación de circuito cuántico de ASCON-HASH logra una reducción de más del 88.9% en la profundidad de Toffoli y más del 80.5% en la profundidad total en comparación con trabajos anteriores. Según nuestro entendimiento, la estrategia más efectiva contra la búsqueda de Grover implica minimizar la profundidad del circuito cuántico para el cifrado objetivo. Mostramos el costo óptimo de búsqueda de Grover para ASCON e introducimos un circuito cuántico propuesto optimizado en profundidad. Además, utilizamos el costo estimado para evaluar la fuerza de seguridad post-cuántica de ASCON, empleando los criterios de evaluación relevantes y los últimos avances en investigación.

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