对称、公钥及基于哈希的密码方案的量子密码分析基准测试

量子算法可以破解基于因式分解和离散对数的密码学，并削弱对称密码学和哈希函数。为了估计这些攻击在现实世界中的影响，除了追踪容错量子计算机的发展外，估算实现这些量子攻击所需资源也很重要。对于攻击对称密码学和哈希函数，通用量子攻击的威力远小于其对当今公钥密码学的威力。因此安全性将随着量子计算资源的增加而逐渐退化。目前，由于容错量子纠错的成本，存在可观的资源开销。我们利用量子容错领域最先进的方法给出了该开销的估计。我们使用最先进的优化电路，尽管其实现的进一步改进也会减少实现这些攻击所需的资源。为了界定进一步电路优化的潜在影响，我们给出了假设这些函数以平凡成本实现时的成本估计。这些数字基于我们目前的认知（以及对量子硬件的各种假设）表明了各种对称方案和哈希函数的有效比特强度，并框定了应持续追踪的各种潜在改进。作为一个例子，我们也考察了对比特币工作量证明系统的影响。对于许多当前使用的基于 RSA 和椭圆曲线离散对数的非对称（公钥）密码方案，我们再次基于密码分析、电路编译和量子容错理论的最新进展给出成本估计。这些估计使得例如可以在固定经典比特强度下直接比较 RSA 与椭圆曲线密码学的量子脆弱性。