基于Grover量子搜索算法的MD5碰撞攻击模型

量子计算天然的并行性使其在密码学领域具有巨大潜力,而在信息安全领域,Hash函数的安全性至关重要。因此,后量子密码学概念的提出使得Hash函数在后量子时代的研究价值凸显。文章提出了一种基于Grover量子搜索算法的MD5碰撞攻击模型,运用模差分分析法,通过对输入的量子叠加态进行约束搜索以找到满足碰撞条件的目标态,再根据差分构造出与之相碰撞的消息。此外,文章探讨了量子搜索算法中的迭代过程及其关键操作,设计了相应的Oracle黑盒的量子线路,并对其进行性能分析,结果表明,与经典算法相比,该模型显著降低了攻击的计算复杂度,为后量子密码时期Hash函数的研究提供了新的思路和方法,也为防御此类攻击提供了有益参考。

用中图法实现树型结构——中图法在数据库中的应用

本文旨在借用《中图法》编排格式的基本思想来探讨一种可以实现树型结构的优化算法 ,以此来代替传统的用二叉树算法实现树型结构的基本方法。最后以中图法开发BBS系统为例来说明这种方法的应用优点。

Grover量子搜索算法在“嵩山”超级计算机系统中的模拟

量子计算凭借其叠加性和纠缠性,具有强大的并行计算能力。然而,目前的量子计算机不能在保证大规模量子比特处于稳定叠加态的同时,进行干涉、纠缠等量子操作。因此,当前研究和推动量子计算的有效途径是使用经典计算机模拟量子计算。Grover量子搜索算法针对无序数据库搜索问题设计,将搜索的时间复杂度加速至开平方级,能加速机器学习中的主成分分析。因此,研究和模拟Grover算法,可以促进量子计算与机器学习结合领域的发展,为Grover量子搜索算法的应用以及量子机器学习在“嵩山”超级计算机系统中的模拟奠定基础。通过研究Grover量子搜索算法,模拟出了算法的量子线路。使用Toffoli量子门优化该量子线路,在减少了两个辅助量子比特的同时,提出了Grover算法的通用量子线路。实验基于“嵩山”超级计算机系统的CPU+DCU异构体系,使用了MPI多进程+HIP多线程的两级并行策略。通过调整辅助比特在量子线路中的位置,减少了MPI进程间的通信;使用分片的方式传输数据依赖的量子态。对比串行版本,并行化的模拟算法取得了最高560.33倍的加速,首次实现了31qubits规模的Grover量子搜索算法。

Grover量子搜索算法及改进

简单地介绍了量子搜索算法中的相位匹配条件、改进的成功率为 10 0 %的量子搜索算法和量子搜索算法中的主要误差等 .

一种改进的Grover量子搜索算法

Grover量子搜索算法以O(N^(1/2))的时间复杂度进行非结构化数据库穷举搜索,但当问题的解的个数增加,得到解的概率反而减少.本文分析了这种现象的原因,并提出了基于扩大搜索空间的改进算法.同时,为了在成功概率与迭代次数之间折中,增加一个新参数i使得算法可调。求逆问题的仿真实验表明该方法在同等迭代次数的条件下,成功概率高于传统Grover算法;且如果迭代次数不限,则成功概率可以更高。因此,本文算法更加有效。

基于0.1π旋转相位Grover算法的ECC电压毛刺攻击算法

将Grover算法应用到对公钥密码的故障攻击中,提出一种基于固定相位旋转Grover量子算法,当旋转相位为0.1π时,仿真实验搜索成功率提高到99.23%。进一步与故障攻击结合,提出基于0.1π旋转相位Grover算法的椭圆曲线密码电压毛刺攻击算法,仿真实验以100%的概率攻击了NIST公布的Koblitz安全曲线K-163,其计算复杂度呈指数级降低。这是除Shor算法之外量子计算对公钥密码的一种新的有效攻击途径,有助于拓展量子计算对其他公钥密码体制的攻击。

基于Grover融合理论的无线传感网络路由算法研究

如何在各种网络资源受限制的情况,实现高质量的信息传输是无线传感网络研究领域的关键问题之一。首先,分析了网络传输中所需要考虑的受限制因素,并提出各种因素的计算办法;然后,针对确保服务质量的多目标规划算法存在计算量过大的缺陷,借鉴量子搜索算法中的Grover理论用以降低信息传输过程的搜索计算量;最后,通过Grover理论得到的各种资源路由选择方案,本文采用了计算机控制中的D-S信息融合理论,将多目标规划转化为单目标规划。为了验证本文所提出的Grover融合路由算法,文章建立MATLAB仿真环境,对比传统的DSR路由协议与多目标规划TOPSIS算法,可见本文所提出的算法在降低网络搜索计算量、延长网络生存时间、降低网络时延方面具有较大的改善。

基于Grover算法的ECC扫描式攻击

相对于传统的RSA等公钥密码,ECC具有密钥长度短,计算复杂度高等特点,因此针对ECC加密体制的攻击复杂度高、难度大。研究针对ECC公钥密码的攻击方法有利于提前完善和防止不必要的损失。Grover算法作为一种量子搜索算法,将搜索步数从经典算法的N缩小到N^(1/2),实现了对经典搜索算法的二次方加速作用,能更快速地寻找所需的解。扫描式攻击作为一种新生的侧信道攻击技术,它的出现给当前密码系统的安全性带来了极大的威胁。文章利用量子Grover搜索算法的快速搜索优点,对Rynuta提出的针对ECC密码芯片的扫描式攻击进行了改进,提出了基于Grover算法的ECC扫描式攻击方法。该算法对于密钥长度为N的ECC,计算复杂度由2~N降低到2N^(3/2),进一步提高了破解效率。由于Grover搜索算法的确定性,该算法的攻击成功率为100%。

基于Grover量子中间相遇搜索算法的ECC攻击错误bit的修正

在现有的针对ECC的侧信道攻击中,密钥出现错误bit难以避免,且无法快速修正。文章将Grover量子搜索算法和中间相遇攻击相结合,提出了一种新的搜索算法——Grover量子中间相遇搜索算法,并将其应用于针对ECC的侧信道攻击中。该算法可以在O(N/M)^(1/2)步修正规模为N且存在M个错误bit的密钥,与传统搜索算法的计算复杂度O(N^(M+1))相比较,计算复杂度大幅度降低。通过对算法进行分析表明,该方法能够以成功率1修正ECC攻击中出现的错误bit。

逼近全概率Grover算法的搜索次数计算

文章研究了Grover量子搜索算法,该算法进行o(N√)次搜索后只能以大于0.5的概率获得正确结果,并且没有确定最佳的搜索次数。针对这两个问题,提出了一种确定搜索次数的计算方法,使Grover算法逼近全概率地获得搜索目标。仿真结果表明,该计算方法行之有效。

无线自组织量子通信网络的Grover路由算法研究

介绍了无线量子通信网络的发展和无线量子通信网络中的路由算法.路由度量基于相邻节点间的纠缠量子对数目.结合Grover量子搜索算法,在限定跳数内搜索路由度量最大的路径作为目标解径,以避免量子信道因纠缠量子对的消耗而断开.路径搜索成功后,节点采用两端逼近的方法建立起量子信道,实现从源节点到目的节点的量子态的传递.采用Grover算法的路由搜索保证了成功率,降低了量子通信网络的网络计算量,使路由搜索快速收敛.

一种Grover量子搜索算法的改进策略

在使用Grover量子搜索算法对给定规模的数据库搜索时,随着搜索目标数的增加,获得正确结果的概率大幅度下降.分析了出现这种现象的原因,提出了一种基于新的相位匹配条件的改进策略.在新的相位匹配条件中,使2次相位旋转的大小相等方向相反.当要搜索的目标数目多于记录总数的1/3时,应用改进后的算法只需一步搜索,能以至少25/27的概率得到全部搜索目标.实验证明这种策略是有效的.

Grover算法改进与应用综述

量子信息科学是一门新兴的交叉学科,它在信息领域中有着独特的性能,在提高运算速度、确保信息安全、增大信息容量和提高检测精度等方面可突破现有经典信息系统的极限。Grover算法是一类典型的量子算法,能够对任意经典暴力穷举搜索问题实现二次加速,进一步推动了量子计算的发展,如何有效地改进和应用Grover算法成为量子计算的一个重要研究领域。文中综述了Grover算法的优化改进和应用,对Grover算法在不同领域应用及不同方面的改进进行了概述,并对Grover算法未来的改进和相关应用的若干研究方向进行了探讨。

基于BDD的Grover算法仿真

为了解决仿真量子计算过程中复杂性随量子比特数的增加呈指数级递增的问题,采用二项决策图(BDD)表示矩阵算子仿真Grover提出的量子搜索算法.BDD利用矩阵算子在量子计算过程中呈现出的结构化特性,可以高效地压缩存储空间并实现在压缩数据结构上直接进行矩阵的各种运算.利用改进的BDD实现了仿真过程需要的各种矩阵运算,用C++编写的程序对Grover算法的实例进行仿真,最后从多个角度对违反直观的实验结果进行了分析,阐述了量子算法的内在并行性.

迭代次数自适应的Grover算法

本文提出了利用相位门自动控制Grover搜索算法迭代次数的算法.Grover搜索算法最终得到目标分量的概率非常依赖于酉算子迭代的次数.迭代次数的计算依赖于目标分量的数量.因此当目标分量数未知时,该方法无法以高概率测量到目标分量.在以往的解决方案中需要较高的Oracle查询复杂度才能以一定概率得到目标分量的数量.本文提出了一种通过判断叠加态相位正负性,可自动控制Grover搜索算法迭代次数的方法.只需要添加一个判断相位的门电路,仅增加一次Oracle查询次数就可以精确的在最优迭代次数时停止Grover搜索算法,在搜索空间较小时可比原算法有更大的概率得到目标分量.

基于自适应相位旋转的Grover量子搜索算法

在使用Grover量子搜索算法对给定规模的无序数据库搜索时,随着搜索目标数的增加,获得正确结果的概率大幅度下降。分析了出现这种现象的原因,研究了算法中的Grover叠代过程,提出了一种新的自适应相位旋转策略。应用这一策略,当搜索目标数超过目标总数的(3-5^(1/2))/8时,只需两步搜索;当搜索目标数超过目标总数的1/4时,只需一步搜索,即可获得恒等于1的成功概率。实验表明新相位旋转策略是有效的。

基于超导量子比特网络的Grover搜索算法实现方案(英文)

提出一个改进超导电路结构,此结构能实现量子计算所必需的任意两量子比特之间的长程作用,此结构能用目前技术制作.其次,基于此结构提出Grover搜索算法实现的物理方案.由于能实现任意两量子比特之间的控制相位门,所以多比特Grover搜索算法也能实现,从而满足各种量子计算的需要.此方案是一个基于电流控制的超导电荷比特网络结构的Grover搜索算法实现方案.

Grover量子搜索算法的模拟实现

将一种用于量子计算仿真的量子程序设计语言引入Grover量子搜索算法中,并在Linux操作系统中模拟实现该算法。仿真结果与理论分析结果的一致性验证了Grover量子搜索算法可以将搜索问题从经典的N步缩小到N^(1/2)步,是对经典搜索算法的二次加速。同时,量子程序设计语言的引入,为量子搜索算法的研究提供了一种强大、简便、通用的工具。

Grover量子算法在搜索无序数据库最小值中的应用

Grove量子搜索算法利用了量子态的并行计算的特性,具有高效的搜索效率,因此得到了深入研究和广泛应用。详细分析了Grover量子搜索算法的原理和性能,通过仿真验证了该算法的搜索效率。研究了改进的Grover算法及其在无序数据库搜索中的应用,给出了一种求无序数据库最小值的量子算法。仿真试验表明,相对于常规搜索算法,该算法在保证高搜索成功概率的同时,大大减少了搜索次数,时间复杂度仅为O(N～1/2)。

基于节点度的移动自组网络Grover路由算法研究

移动自组网络是当前无线网络研究的热点问题,网络路由算法研究是其中的一个关键问题。在深入分析现有移动自组网络路由协议基础上,本文结合动态源路由协议的特点,提出了一种基于节点度值计算的Grover路由算法。该方法系统地研究移动自组网络的主要特征:节点度值、节点能量等,利用Grover搜索算法构造操作矩阵和概率扩散矩阵计算得到网络中各节点选择概率,进而进行路由选择。仿真结果表明:本文提出的路由算法可以快速收敛、提供服务质量保障等特点,弥补了已有算法的不足。