用于数据加密标准和高级数据加密标准的攻击方法技术

本申请提供一种用于数据加密标准和高级数据加密标准的攻击方法，包括：使用叠加态密钥对已知的明文进行加密得到叠加态密文；将已知的密文对应的量子态作为基态构建哈密顿量，并将所述哈密顿量在所述叠加态密文下的期望定义为损失函数；获取所述损失函数的最小值；以及当所述损失函数的最小值小于预设的阈值时，测量数据空间以得到所述已知的密文，并测量密钥空间以得到密钥。量密钥空间以得到密钥。量密钥空间以得到密钥。

【技术实现步骤摘要】
用于数据加密标准和高级数据加密标准的攻击方法


[0001]本专利技术涉及量子计算领域，具体涉及一种用于数据加密标准和高级数据加密标准的攻击方法及电子设备。

技术介绍

[0002]量子计算，自从20世纪八十年代被提出以来，一直得到了广泛的研究和关注。由于量子叠加和量子纠缠的存在，量子计算具有并行的优势，利用量子优势进行量子算法设计可以对于一些经典问题的求解达到加速，比如二十世纪九十年代中后期提出的Shor算法可以指数加速求解大数质因数分解这个问题，Grover算法能够在无序数据空间搜索中相对于传统算法达到多项式加速。
[0003]经典的加密算法主要包括对称加密和非对称加密，如今数据加密标准(DES)和高级数据加密标准(AES)等对称加密算法被广泛应用在生活中。在量子计算蓬勃发展的今天，研究量子算法对经典对称加密算法的攻击能力具有极其重要的意义。

技术实现思路

[0004]本申请旨在提供一种用于数据加密标准和高级数据加密标准的攻击方法及电子设备，能够有效地加速经典对称密码的攻击。
[0005]根据本申请的一方面，提出一种用于数据加密标准和高级数据加密标准的攻击方法，包括：
[0006]使用叠加态密钥对已知的明文进行加密得到叠加态密文；
[0007]将已知的密文对应的量子态作为基态构建哈密顿量，并将所述哈密顿量在所述叠加态密文下的期望定义为损失函数；
[0008]获取所述损失函数的最小值；以及
[0009]当所述损失函数的最小值小于预设的阈值时，测量数据空间以得到所述已知的密文，并测量密钥空间以得到密钥。
[0010]根据一些实施例，所述方法包括：
[0011]所述使用叠加态密钥对已知的明文进行加密得到叠加态密文，包括：
[0012]通过参数化量子线路作用在所述密钥空间得到所述叠加态密钥。
[0013]根据一些实施例，所述方法包括：
[0014]所述使用叠加态密钥对已知的明文进行加密得到叠加态密文，还包括：
[0015]将已知的明文编码在所述数据空间得到量子态明文。
[0016]根据一些实施例，所述方法包括：
[0017]所述使用叠加态密钥对已知的明文进行加密得到叠加态密文，还包括：
[0018]使用所述叠加态密钥根据相应对称密码的量子化方式对所述量子态明文进行加密，得到所述叠加态密文。
[0019]根据一些实施例，所述方法包括：
[0020]所述参数化量子线路包括N层拟设，其中，N为大于等于1的自然数，所述拟设包括一层哈达玛门，一层绕着y轴的旋转门和一层循环控制门，所述y轴指布洛赫球所在的直角坐标系中的y轴。
[0021]根据一些实施例，所述方法包括：
[0022]利用经典梯度下降算法更新所述拟设中的参数来获取损失函数的最小值。
[0023]根据一些实施例，所述方法包括：
[0024]所述将已知的密文对应的量子态作为基态构建哈密顿量，并将所述哈密顿量在所述叠加态密文下的期望定义为损失函数，包括：
[0025]选取基态与第一激发态的能级差与第一能级宽度比值最大的哈密顿量来构建损失函数，所述第一能级宽度为最高能级与基态的差。
[0026]根据一些实施例，所述方法包括：
[0027]重复执行获取所述损失函数的最小值的步骤，以及对所述数据空间的所述叠加态密文进行测量的步骤，
[0028]并且，所述方法还包括：
[0029]将所述损失函数的最小值与所述哈密顿量的第一激发态能量作比较；
[0030]如果所述损失函数的最小值小于所述哈密顿量的第一激发态能量，则停止重复执行，按照当前参数对所述数据空间进行测量，以得到所述已知的密文，并测量密钥空间以得到密钥。
[0031]根据本申请的另一方面，提供一种电子设备，包括：
[0032]处理器；以及
[0033]存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行上述方法中任一项所述的方法。
[0034]根据本申请的另一方面，提供一种非瞬时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机可读指令，当所述指令被处理器执行时，使得所述处理器执行上述方法中任一项所述的方法。
[0035]根据本申请示例实施例，通过量子线路深度上的优势与损失函数和拟设的设计，以及梯度下降优化算法的选取，推进了对于数据加密标准和高级数据加密标准的量子攻击的进程。
[0036]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0038]图1示出根据本申请示例实施例的用于数据加密标准和高级数据加密标准的攻击方法流程图。
[0039]图2示出根据本申请示例实施例的参数化量子线路的示意图。
[0040]图3示出根据本申请示例实施例的变分量子算法流程图。
[0041]图4示出根据本申请示例实施例的变分量子算法示意图。
[0042]图5示出根据本申请示例实施例的DES的加密流程图。
[0043]图6示出根据本申请示例实施例的AES
‑
128的加密流程图。
[0044]图7示出根据一示例性实施例的一种电子设备的框图。
具体实施方式
[0045]现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本申请将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
[0046]此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本申请的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本申请的各方面。
[0047]附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
[0048]附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
[0049]应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种组件，但这些组件不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一组件与另一组件。因此，下文论述的第一组件可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于数据加密标准和高级数据加密标准的攻击方法，其特征在于，包括：使用叠加态密钥对已知的明文进行加密得到叠加态密文；将已知的密文对应的量子态作为基态构建哈密顿量，并将所述哈密顿量在所述叠加态密文下的期望定义为损失函数；获取所述损失函数的最小值；以及当所述损失函数的最小值小于预设的阈值时，测量数据空间以得到所述已知的密文，并测量密钥空间以得到密钥。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使用叠加态密钥对已知的明文进行加密得到叠加态密文，包括：通过参数化量子线路作用在所述密钥空间得到所述叠加态密钥。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述使用叠加态密钥对已知的明文进行加密得到叠加态密文，还包括：将已知的明文编码在所述数据空间得到量子态明文。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述使用叠加态密钥对已知的明文进行加密得到叠加态密文，还包括：使用所述叠加态密钥根据相应对称密码的量子化方式对所述量子态明文进行加密，得到所述叠加态密文。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述参数化量子线路包括N层拟设，其中，N为大于等于1的自然数，所述拟设包括一层哈达玛门，一层绕着y轴的旋转门和一层循环控制门，所述y轴指布洛赫球所在的直角坐标系中的y轴。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏世杰，龙桂鲁，王泽国，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：