論文の概要: Quantum Cryptanalysis on IBM Quantum Hardware: Extending Even--Mansour Period Recovery from $N=4$ to $N=10$
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.18340v1
- Date: Mon, 20 Jul 2026 04:29:44 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-22 19:05:05.188991
- Title: Quantum Cryptanalysis on IBM Quantum Hardware: Extending Even--Mansour Period Recovery from $N=4$ to $N=10$
- Title（参考訳）: IBM量子ハードウェアにおける量子クリプトアナリシス
- Abstract要約: 我々は、実際のIBM量子ハードウェア上で実行される対称暗号構造の、真に未コンパイルで、教科書に忠実な量子暗号解析を報告する。
Simonのアルゴリズムを用いて、実際のハードウェア上のセキュリティパラメータN = 10まで、Even-Mansour暗号の隠された期間を復元する。
21量子ブロック10インスタンスがシミュレーションで検証され、ハードウェアに送信される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.0723828938300684
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We report genuine-un-compiled, textbook-faithful-quantum cryptanalysis of symmetric-cipher structures executed on real IBM quantum hardware (ibm\_kingston, Heron generation). Using Simon's algorithm we recover the hidden period of the Even-Mansour cipher up to security parameter N = 10 on real hardware, beyond the largest previously reported real-hardware key recovery of N = 4, and we cleanly recover the periods of a 3-round Feistel (DES-family) construction at block sizes 6 and 8; a 21-qubit block-10 instance is verified in simulation and submitted to hardware. We further provide a breadth-first benchmark of five genuine quantum attacks spanning four symmetric-cipher design paradigms -- Bernstein-Vazirani (linear structure, single query), Grover (SPN key search, quadratic), and Simon (Even-Mansour, CBC-MAC forgery, and Feistel; exponential-to-polynomial in query complexity) -- validated to the classical-simulation ceiling of 25 qubits. We are deliberately explicit about scope: these attacks target reduced or structured constructions in the Q2 (quantum-query) model, asymptotically follow the birthday bound and therefore do not constitute quantum advantage over classical collision-finding, do not break full AES/RSA or 16-round DES, and rely on error mitigation rather than fault-tolerant error correction. Our contribution is the real-hardware demonstration at record structure sizes, the breadth of genuine algorithmic coverage across four paradigms, and an honest, reproducible benchmark with public artifacts.
- Abstract（参考訳）: 我々は、実際のIBM量子ハードウェア(ibm\_kingston, Heron 世代)上で実行される対称暗号構造の、真に未コンパイルで、教科書に忠実な量子暗号解析を報告する。
Simon のアルゴリズムを用いて,N = 4 のハードウェア上でのセキュリティパラメータ N = 10 までのEven-Mansour 暗号の隠蔽期間を再現し,ブロックサイズ 6 と 8 の 3 ラウンドの Feistel (DES- Family) 構成の期間をクリーンに復元し,21 ビットブロック-10 インスタンスをシミュレーションで検証し,ハードウェアに送信する。
さらに、Bernstein-Vazirani(線形構造、単一クエリ)、Grover(SPNキーサーチ、二次)、Simon(Even-Mansour、CBC-MAC forgery、Feistel、クエリ複雑性の指数関数-ポリノミカル)の4つの対称暗号設計パラダイムにまたがる5つの真の量子攻撃の幅1番目のベンチマークを、25キュービットの古典的シミュレーション天井に検証した。
これらの攻撃はQ2 (quantum-query)モデルにおける縮小または構造化された構造を目標とし、漸近的に誕生日境界に従わず、したがって古典的な衝突フィニングよりも量子的優位性を持たず、完全なAES/RSAや16ラウンドのDESを壊さず、フォールトトレラントなエラー訂正よりもエラー軽減に依存している。
私たちの貢献は、レコード構造のサイズでの実際のハードウェアなデモンストレーション、4つのパラダイムにまたがる真のアルゴリズムカバレッジの幅、そして、公開アーティファクトによる誠実で再現可能なベンチマークです。
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