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
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
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.
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.