Optimized quantum implementation of elliptic curve arithmetic over binary fields
Notice bibliographique
Résumé
Shor's quantum algorithm for discrete logarithms applied to elliptic curve groups forms the basis of a ``quantum attack'' of elliptic curve cryptosystems. To implement this algorithm on a quantum computer requires the efficient implementation of the elliptic curve group operation. Such an implementation requires we be able to compute inverses in the underlying field. In \cite{PZ03}, Proos and Zalka show how to implement the extended Euclidean algorithm to compute inverses in the prime field $\GF(p)$. They employ a number of optimizations to achieve a running time of $O(n^2)$, and a space-requirement of $O(n)$ qubits, where $n$ is the number of bits in the binary representation of $p$ (there are some trade-offs that they make, sacrificing a few extra qubits to reduce running-time). In practice, elliptic curve cryptosystems often use curves over the binary field $\GF(2^m)$. In this paper, I show how to implement the extended Euclidean algorithm for polynomials to compute inverses in $\GF(2^m)$. Working under the assumption that qubits will be an `expensive' resource in realistic implementations, I optimize specifically to reduce the qubit space requirement, while keeping the running-time polynomial. The implementation here differs from that in $\cite{PZ03}$ for $\GF(p)$, and we are able to take advantage of some properties of the binary field $\GF(2^m)$. I also optimize the overall qubit space requirement for computing the group operation for elliptic curves over $\GF(2^m)$ by decomposing the group operation to make it ``piecewise reversible'' (similar to what is done in \cite{PZ03} for curves over $\GF(p)$).
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,009 | 0,002 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».