최적의 큐빗수를 만족하는 LED 블록암호에 대한 양자 회로 구현
Quantum Circuit Implementation of the LED Block Cipher with Compact Qubit
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초록
양자 컴퓨터의 발전 및 Shor 알고리즘, Grover 알고리즘과 같은 양자 알고리즘의 등장으로 인해 기존 암호의 안전성은 큰 위협을 받고 있다. 양자 알고리즘은 기존 컴퓨터에서 오랜 시간이 걸리는 수학적 작업을 효율적으로 할 수 있게 해준다. 이 특성은 수학적 문제에 의존하는 현대 암호 시스템이 깨지는 시간을 단축시킬 수 있다. 이러한 알고리즘을 기반으로 하는 양자 공격에 대비하기 위해서는 기존 암호를 양자회로로 구현해야 한다. 이미 많은 암호들은 양자회로로 구현되어 공격에 필요한 양자 자원을 분석하고 암호에 대한 양자 강도를 확인하였다. 본 논문에서는 LED 경량 블록암호에 대한 양자회로를 제시하고 양자회로의 각 함수에 대한 설명을 진행한다. 이후 LED 양자회로에 대한 자원을 추정하고 다른 경량 블록암호와 비교하여 평가해보도록 한다.
Abstract
The development of quantum computers and the emergence of quantum algorithms such as Shor's algorithm and Grover's algorithm pose a significant threat to the security of existing cipher systems. Quantum algorithms can efficiently perform mathematical operations that take a long time on traditional computers. This characteristic can significantly reduce the time it takes to break modern cipher systems that rely on mathematical problems. To prepare for quantum attacks based on these algorithms, existing ciphers must be implemented as quantum circuits. Many ciphers have already been implemented as quantum circuits, analyzing quantum resources required for attacks and verifying the quantum strength of the cipher. In this paper, we present quantum circuits for LED lightweight block ciphers and explain each function of quantum circuits. Thereafter, the resources for the LED quantum circuit are estimated and evaluated by comparing them with other lightweight block ciphers.
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