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清华浙大在量子计算破解RSA密码方面取得重要突破
Original
光子盒研究院
光子盒
2023-03-04
收录于合集 #科技进展
652个
光子盒研究院出品
在一项最新研究中,清华大学龙桂鲁、浙江大学王浩华等组成的团队创建了一种算法,仅用10个超导量子比特就实现了48位因式分解。
01
全新整数分解算法,刷新历史记录
大多数专家认为这项任务将需要数百万个量子比特。
该团队的最新实验表明,依靠整数因子化的公钥密码技术可能很快就会受到当今原始的NISQ(含噪声中等规模)量子计算机的攻击。
据研究人员称,该算法是基于经典的Schnorr算法——使用格约化来分解整数,同时依靠量子近似优化算法(QAOA)来优化Schnorr算法中最耗时的部分,以提高因式分解的速度。
研究人员表示,“使用这种算法,我们已经成功地对整数1961(11位)、48567227(26位)和261980999226229(48位)进行了因式分解,在超导量子处理器中分别使用了3、5和10个量子比特。对于48位的整数,261980999226229,我们也刷新了真正的量子设备中用一般方法算出的最大整数。”
使用这种算法的近期量子计算机可能能够处理更大的整数分解问题,可能打破广泛用于保护计算机数据和系统的RSA-2048加密方案。
次线性资源量子整数分解(SQIF)算法的工作流。
实验装置和SQIF算法的QAOA电路
RSA数字的资源估计。提到的主要量子资源是量子比特的数量、QAOA的量子电路深度与三种典型拓扑结构的单次迭代。
02
即将在NISQ设备实现,算法加速有待确认
研究人员表示,“通过估算RSA-2048因式分解所需的量子资源来进行。我们发现,即使在最简单的一维链系统中,也需要一个具有372个物理量子比特和数千深度的量子电路来挑战RSA-2048。这样规模的量子资源最有可能在不久的将来在NISQ设备上实现。”
该团队在论文中指出,由于QAOA的收敛性不明确,该算法的量子加速还不清楚:“然而,通过QAOA优化Babai算法中的‘size-reduce’程序的想法可以作为一大批广泛使用的格约化算法中的子程序使用。进一步说,它可以帮助分析基于格的抗量子密码问题。”
该团队包括来自数学工程与先进计算国家重点实验室、清华大学、浙江大学、北京量子信息科学研究院、信息工程大学和量子信息前沿科学中心的科学家。
论文链接:
https://arxiv.org/pdf/2212.12372.pdf
参考链接:
https://thequantuminsider.com/2022/12/29/researchers-close-in-on-using-a-quantum-computer-to-crack-common-cryptographic-scheme/
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