Hacking Cryptographic Protocols with Advanced Variational Quantum Attacks

要約

ここでは、凍結テントグラフィックプロトコルに変分量子攻撃アルゴリズム（VQAA）への改善されたアプローチを紹介します。
私たちの方法は、よく知られている暗号化アルゴリズムに堅牢な量子攻撃を提供します。
S-DES、S-AES、BlowFishなどの対称キープロトコルの攻撃のシミュレーションを実装しています。
たとえば、攻撃により、小さな8キットの量子コンピューターの古典的なシミュレーションが、ブルートフォース攻撃よりも24倍少ない反復の32ビットのブローフィッシュインスタンスの秘密キーを見つける方法を示します。
また、私たちの仕事は、S-DESやS-AESなどの軽量暗号の攻撃成功率の改善も示しています。
非対称キープロトコルやハッシュ機能など、対称的な暗号化を超えたさらなるアプリケーションについても説明します。
さらに、方法の潜在的な将来の改善についてもコメントします。
私たちの結果は、ノイズの多い中間スケール量子（NISQ）デバイスを使用した大規模な古典的な暗号プロトコルの脆弱性を評価し、量子サイバーセキュリティの将来の研究の段階を設定します。

要約(オリジナル)

Here we introduce an improved approach to Variational Quantum Attack Algorithms (VQAA) on crytographic protocols. Our methods provide robust quantum attacks to well-known cryptographic algorithms, more efficiently and with remarkably fewer qubits than previous approaches. We implement simulations of our attacks for symmetric-key protocols such as S-DES, S-AES and Blowfish. For instance, we show how our attack allows a classical simulation of a small 8-qubit quantum computer to find the secret key of one 32-bit Blowfish instance with 24 times fewer number of iterations than a brute-force attack. Our work also shows improvements in attack success rates for lightweight ciphers such as S-DES and S-AES. Further applications beyond symmetric-key cryptography are also discussed, including asymmetric-key protocols and hash functions. In addition, we also comment on potential future improvements of our methods. Our results bring one step closer assessing the vulnerability of large-size classical cryptographic protocols with Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) devices, and set the stage for future research in quantum cybersecurity.

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