論文の概要: Quantum Resource Analysis of Low-Round Keccak/SHA-3 Preimage Attack: From Classical 2^57.8 to Quantum 2^28.9 using Qiskit Modeling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.14759v1
• Date: Mon, 15 Dec 2025 17:12:43 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-18 17:06:26.728196
• Title: Quantum Resource Analysis of Low-Round Keccak/SHA-3 Preimage Attack: From Classical 2^57.8 to Quantum 2^28.9 using Qiskit Modeling
• Title（参考訳）: 低損失Keccak/SHA-3プリモージアタックの量子資源解析:古典的2^57.8から量子2^28.9まで
• Authors: Ramin Rezvani Gilkolae,
• Abstract要約: 本稿では,Groverのアルゴリズムを用いて,古典的3ラウンドケッカック256プリメージ攻撃の量子加速度のハードウェアによる解析を行う。 3ラウンドのケッカック量子オラクルは、9,600個のトフォリゲート(逆数計算なし)、3,200個の論理量子ビット(1,600状態 + 1,600補助)、7.47 * 1013個の総2量子ビットゲート(フルグローバー探索)、3.2百万個の物理量子ビット(量子誤り訂正付き)を必要とする。 これらの障壁、特に物理量子ビット要求、回路深さ、エラー蓄積は、量子攻撃を不可能にしている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: This paper presents a hardware-conscious analysis of the quantum acceleration of the classical 3-round Keccak-256 preimage attack using Grover's Algorithm. While the theoretical quantum speed-up from T_cl=2^{57.8} (classical) to T_qu = 2^{28.9} (quantum) is mathematically sound, the practical implementation overhead is so extreme that attacks remain wholly infeasible in both resource and runtime dimensions. Using Qiskit-based circuit synthesis, we derive that a 3-round Keccak quantum oracle requires: 9,600 Toffoli gates (with uncomputation for reversibility); 3,200 logical qubits (1,600 state + 1,600 auxiliary); 7.47 * 10^{13} total 2-qubit gates (full Grover search); 3.2 million physical qubits (with quantum error correction)PROHIBITIVE; 0.12 years (43 days) to 2,365+ years execution time, depending on machine assumptions. These barriers -- particularly the physical qubit requirements, circuit depth, and error accumulation -- render the quantum attack infeasible for any foreseeable quantum computer. Consequently, SHA-3 security is not threatened by quantum computers for preimage attacks. We emphasize the critical importance of hardware-aware complexity analysis in quantum cryptanalysis: the elegant asymptotic theory of Grover's Algorithm hides an engineering overhead so prohibitive that the quantum approach becomes infeasible from both resource and implementation perspectives.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,Groverのアルゴリズムを用いて,古典的3ラウンドケッカック256プリメージ攻撃の量子加速度のハードウェアによる解析を行う。 T_cl=2^{57.8} (古典) から T_qu = 2^{28.9} (量子) への理論的な量子スピードアップは数学的に健全であるが、実際の実装オーバーヘッドは非常に極端であり、資源次元と実行次元の両方において攻撃が完全に不可能である。 Qiskitベースの回路合成を用いて、3ラウンドのケッカック量子オラクルは、9,600トフォリゲート(可逆性のない計算)、3,200の論理量子ビット(1,600状態 + 1,600補助)、7.47 * 10^{13}の総2量子ビットゲート(フルグロバーサーチ)、3.200万の物理量子ビット(量子エラー補正)PROHIBITIVE、0.12年(43日)から2,365年以上の実行時間を必要とする。 これらの障壁(特に物理量子ビット要求、回路深度、エラー蓄積)は、予測可能な量子コンピュータでは量子攻撃が不可能である。 その結果、SHA-3のセキュリティはプリモージュ攻撃に対する量子コンピュータによって脅かされない。 グローバーのアルゴリズムのエレガントな漸近理論は、技術的オーバーヘッドを隠蔽し、量子アプローチがリソースと実装の両方の観点から実現不可能になるようにしている。

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