基于改进量子加法器的Shor椭圆曲线算法在二维晶格上的资源分析
量子计算机有望通过肖尔算法高效解决椭圆曲线离散对数等难题,从而破解经典密码体系。尽管基于整数分解的密码分析资源评估已较为成熟,但在实际架构限制下针对肖尔椭圆曲线算法的可比性研究仍然有限。本工作提出了一种进位前瞻量子加法器,仅需O(n)辅助量子比特即可实现Toffoli门深度为logn + loglogn + O(1)的性能,在保持最佳深度表现的同时避免了现有方案O(nlogn)量级的空间开销。值得注意的是,该设计天然兼容二维近邻架构且仅引入常数级额外开销。进一步,研究团队采用改进后的加法器,在二维晶格架构上对肖尔椭圆曲线算法进行了系统资源分析。通过结合动态量子电路技术(包括中途测量与经典受控操作),该方案整合了窗口化方法、蒙哥马利表示和量子查找表等优化手段,显著降低了长程量子门的资源消耗。针对密码学相关参数,该工作给出了精确的资源估算:破解支撑现代公钥基础设施与比特币安全的NIST P-256曲线需要约4300个逻辑量子比特,且逻辑Toffoli门保真度需达10^-9量级。这些成果为高效量子算术确立了新基准,并为肖尔椭圆曲线算法的实验实现提供了具体指导。
量科快讯
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