論文の概要: Simon's Algorithm for the Even-Mansour Cipher on Quantum Hardware

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.25509v1
• Date: Tue, 28 Apr 2026 11:16:11 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-29 16:49:17.833456
• Title: Simon's Algorithm for the Even-Mansour Cipher on Quantum Hardware
• Title（参考訳）: Simon's Algorithm for the Even-Mansour Cipher on Quantum Hardware (特集 量子コンピューティング)
• Authors: Anina Köhler, Jakob Murauer, Tim Heine, Stefan Rosemann, Tobias Hemmert,
• Abstract要約: 本稿では,NISQハードウェア上でのSimonの周期ファイリングアルゴリズムを用いて,E even-Mansour暗号の量子暗号解析の概念の証明を行う。 N = 3 および N = 4 に対して、ibm_miami プロセッサ上での N ビット構成の秘密鍵復元を成功させる。 この結果から,Simonのアルゴリズムは,現在の量子ハードウェア上での短ビット長に対して,Even-Mansour暗号に有効であることが示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.815557531820863
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Simon's algorithm is a polynomial period-finding algorithm that has been used to exploit the algebraic structure of specific symmetric ciphers, showing that exponential speedups in their cryptanalysis are theoretically possible. While the theoretical framework for an attack using Simon's algorithm on the Even-Mansour cipher is well-established, practical implementations on noisy intermediate-scale quantum (NISQ) hardware remain limited. This paper presents a proof of concept quantum cryptanalysis of the Even-Mansour cipher using Simon's period-finding algorithm on NISQ hardware. For N = 3 and N = 4, we successfully demonstrate secret key recovery for N-bit constructions on the ibm_miami processor. Our experiments also identify a scaling limitation in the classical pre-processing stage: The DORCIS circuit optimization tool encountered a memory bottleneck at N = 5, preventing the generation of optimized circuits for larger key lengths. Our results suggest firstly that Simon's algorithm is effective for the Even-Mansour cipher for short bit lengths on current quantum hardware. Secondly, while DORCIS is effective for the small-scale S-boxes for which it was designed, there remains a need for the investigation of more scalable and efficient synthesis tools capable of handling larger and more general permutations in the context of Even-Mansour ciphers.
• Abstract（参考訳）: Simonのアルゴリズムは、特定の対称暗号の代数構造を利用するために使われてきた多項式周期フィニングアルゴリズムであり、その暗号解析における指数的な高速化が理論的に可能であることを示している。 Even-Mansour暗号におけるSimonのアルゴリズムを用いた攻撃の理論的枠組みは確立されているが、ノイズの多い中間スケール量子(NISQ)ハードウェアに対する実践的な実装は限定的である。 本稿では,NISQハードウェア上でのSimonの周期ファイリングアルゴリズムを用いて,E even-Mansour暗号の量子暗号解析の概念の証明を行う。 N = 3 および N = 4 に対して、ibm_miami プロセッサ上での N ビット構成の秘密鍵復元を成功させる。 DORCIS回路最適化ツールは、N = 5でメモリボトルネックに遭遇し、より大きなキー長の最適化回路が生成されるのを防ぐ。 この結果から,Simonのアルゴリズムは,現在の量子ハードウェア上での短いビット長に対して,E even-Mansour暗号に有効であることが示唆された。 第二に、DORCISは設計したSボックスの小型化に有効であるが、Even-Mansour暗号のコンテキストにおいてより大規模で汎用的な置換を処理できる、よりスケーラブルで効率的な合成ツールの研究が必要である。

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