[发明专利]针对加密技术领域乘法运算的量子逻辑电路的构造方法

摘要

本发明公开了一种针对加密技术领域乘法运算的量子逻辑电路的构造方法，包括以下步骤：构造基础模块：采用量子逻辑电路中的基本控制非门和交换门作为基础电路的构造门库，并将构造后的基本电路封装成U器件，实现加法与乘法的运算；搭建高级电路模块。本发明采用了可逆逻辑设计，功耗和电磁场的行为属性无法都通过传统方式得到，可以有效防止边信道攻击方法的攻击，大大降低了被非法破取的可能性；加密技术的加密效果更优，电路的可逆性可以使加密效果达到2n！的逻辑综合的优点。

主权项

1.一种针对加密技术领域乘法运算的量子逻辑电路的构造方法，其特征在于：包括以下步骤：一、构造基础模块：采用量子逻辑电路中的基本控制非门和交换门作为基础电路的构造门库，由于是基于28元的有限域GF(28)，所以基础电路采用8根量子线，令相应的二进制输入数据分别为b7b6b5b4b3b2b1b0，即该二进制数为b7b6b5b4b3b2b1b0，实现定义在GF(28)上最基本的乘以00000010的运算，第一步相当于循环左移一位，当移位后的结果最低位为1时，再和00011010进行异或运算，用如下逻辑表达式表示：具体步骤如下：实现循环左移操作，利用交换门可以实现数据互换这样的功能，通过多次使用交换门来实现二进制数各位依次左移的操作，除最高位外，其余各位依次左移，移动总频数为7，原最高位此时变为了最低位，利用控制非门，控制位为1时，目标位反转，控制位为0时，目标位不变，搭建3个目标位基于第2、4、5根线的控制非门，来实现当b7＝1时，与00011010进行异或，b7＝0时，直接输出移位后的结果；至此，基础电路搭建完毕，输出结果c7c6c5c4c3c2c1c0即为一个数与00000010与b7b6b5b4b3b2b1b0相乘的结果，以上为最基本的乘2运算，为了便于后续高级电路的构造算法的描述，将此电路封装成U器件；二、搭建高级电路模块：1)定义两个输入数据分别为D1、D2，比较D1与D2的大小；2)选取其中较小者，记为Dmin，选取其中较大者，记为Dmax，对Dnim进行不断地模二取余，转换成二进制数并写出该二进制数对应的加权系数展开式，即Dmin＝dn‑1×2n‑1+……+d1×21+d0×20 (di∈{0,1},i∈N)3)分析研究Dmin的加权系数展开式，从Dmin系数较小值开始，依次进行检索扫描，逐步搭建量子电路，若以2为权的系数为0，则仍是其本身，直接输出即可，不需要用到电路器件U，若指数大于等于1，则需要用到电路器件U，已知一个U代表最基本的乘二运算，按照指数由低到高，若系数为1，则需要一个U，依次类推，若指数为n‑1，则需要n‑1个U；4)搭建16根线的量子电路，每8根线做一个封装，控制位作用于目标位，可以实现两个数K和S的异或操作，计算的结果用Y表示，该计算过程按位展开后可表示为：Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0＝K7K6K5K4K3K2K1K0⊕S7S6S5S4S3S2S1S0；5)封装后的两根线分别定义为Lcontrol，Ltarget，封装前的16根量子电路分别定义为li‑control，li‑target，i∈{0,1……,7}，各控制非门的控制位与目标位分别位于Li‑control和Li‑target上；在Lcontrol端输入Dmax，li‑target端我们输入辅助比特|0>,在i处的结果即为Dmax×2，当通过控制非门的时候，经过控制非门的作用，会从L'target端输出比特0与Dmax×2的异或结果，L'target表示的是目标线最终的输出结果端。