为什么不考虑将Montgomery模幂用于量子分解?


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众所周知,模幂运算(RSA操作的主要部分)在计算上很昂贵,据我所知,蒙哥马利模幂运算技术是首选方法。模幂运算在量子分解算法中也很突出,在那也很昂贵。

那么:为什么在量子分解的当前详细子例程中显然没有出现蒙哥马利模幂呢?

我只能想象的是,出于某些非显而易见的原因,量子比特的开销很高。

通过Google学术搜索运行蒙哥马利量子“模幂”运算不会产生有用的结果。我知道Van Meter和其他人在量子加法和模幂运算方面的工作,但是检查他们的参考文献(我尚未阅读此工作)表明,没有迹象表明在那里考虑了蒙哥马利方法。

我发现似乎在讨论此问题的唯一参考文献是日语,可悲的是我看不懂,尽管显然是从2002年的会议记录看的。机器翻译会在下面附加提示,表示可能存在有用的内容。但是,我找不到任何迹象表明已进行了跟进,这使我认为已经将该想法a)考虑了,然后b)放弃了。

进行算术邦弘的量子电路

...在这项研究中,但需要相对较大的量子位,我们提出了一种模幂电路的量子计算时间较短。蒙哥马利约简[8]和右二元法[9]结合起来,它们构成了回路Ru。通过运算将还原蒙哥马利m随机选择为自然数,mod 2m,执行余数运算If,在消除中进行mod n运算。这将减少计算时间...

3.2 Montgomery Reduction的应用Montgomery Reduction [8]的公式如下...该算法可以返回正确的值,可以很容易地确认。MR(Y)他要求定律2m拥有2m点的多项式很重要,只需要除以即可。另外,在蒙哥马利约简中,有不同的计算方法。...通常,蒙哥马利约简不是一对一的功能...

...所提出的方法使用正确的二元方法,蒙哥马利还原剂具有被采用的功能。比起传统方法,其特点是电路的元件很小。可以以更少的计算时间Be来计算需要具有很高期望的qubit故障。未来,蒙哥马利的还原和控制电路,尤其是量子比特未真正描述的真正需要的评估数,预计将评估计算时间。此外,每个人都利用研究成果,在有效量子电路的计划配置方面,不仅采用了模幂非算术(欧几里德互除法,等等)。

... [8] 蒙哥马利(PL Montgomery),“不进行模除的模乘”,计算数学,44,170,pp。519-521,1985 ...



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您只需等待一个小时即可进行交叉发布,这违反了我们有关交叉发布的一般政策:meta.cstheory.stackexchange.com/questions/225/…。我们的回复速度可能很慢,但是一个小时的等待时间似乎很短,除非您真的很着急。
Suresh Venkat 2010年

抱歉,没有意识到此政策。抱歉,我保证会(重新)阅读常见问题解答。给我点票
S Huntsman,2010年

如果您提出这样一个自然的问题,我会给您支持。
罗斯·斯尼德

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对我来说尚不清楚,是否有人花时间确定使用蒙哥马利指数加速量子分解的速度是否存在障碍。好问题。
彼得·索尔

Answers:


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您能张贴日语的原始标题/参考吗?

另外,您可能会考虑写信给作者-假设他和东京大学教授是同一个人:

http://www.it.ku-tokyo.ac.jp/~kunihiro/

并且几乎肯定会回复。

抱歉,将其发布为答案,应该是评论,但我现在还没有那个代表...

编辑:所以,我看了看原始的日语。作为序言,我目前是美国东京大学EE系的一名博士学位生,最初是从美国来的,并且我从事兼职工作,进行技术性的JA-> EN翻译。但是,这个主题区域不在我的舒适范围之内,因此请多加盐分以接受我的意见!

基本上,结论(4)表示:

方法quいる。qubitが多く必要となるといなる欠点は持つが,より少ない计算时间で计算ができると期待される。

[本文]我们提出了一种用于计算模幂的新量子电路。所提出的方法利用了LR二进制方法,并且其特征还在于使用了蒙哥马利简化法。与先前的方法相比,所提出的方法需要更少的组件来构成电路。然而,所提出的方法确实具有需要大量量子位的缺点,但是我们相信它将具有高效的计算能力(点亮:需要很少的计算时间)。

我尝试用英语和日语搜索相关的后续论文,但没有成功。我的猜测是,这种方法被证明是不成功的,或者教授忙于其他事情(看起来像他换大学时就在周围)。

我认为,假设您想跟进其余步骤并获得具体答案,此时最好的选择是直接写国教教授(用英语!)。


薄饼,我想我已将此链接粘贴到了原始问题中。显然不是:Scholar.google.com/scholar?cluster=14809499008269761518
S Huntsman,2010年

添加了指向原始问题的链接。我看过他的网站,这就是我从2002年的诉讼中得知的网站。
S Huntsman,2010年

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在我看来,Karatsuba的快速乘法算法可能出了同样的问题:要使其可逆,似乎需要使用大量额外的量子位(即空间或内存)。一个好的研究问题是这是否不可避免。感谢您的翻译。
彼得·索尔

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使某些计算可逆可能需要大量额外空间;这个问题在这里
彼得·索尔

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@blackkettle:确定不可避免的空间扩展将需要理论计算机科学中的新的下界证明技术,因此这不太可能很快发生。可能会发生的事情是找到一种更节省空间的方法来进行蒙哥马利模幂运算。
彼得·索尔

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我也想知道这个问题,因为当前用于量子分解的模乘的方法是在每次加法后都出现溢出的情况下尝试使用减法,或者在末尾使用除法/减法。这些似乎都是浪费。

我现在正在研究一种量子结构,用于使用蒙哥马利乘法执行modexp。我认为空间开销不会比以前的方法大,但是我认为当前无需使用Karatsuba乘法。

二进制中的蒙哥马利乘法非常有效(移位和加法)。模数和移位总和的相加取决于每一步的最低有效位(LSB),因此这似乎需要先于它们依次获得O(n)时间。

但是,您可以通过使用函数表并通过类似于超前进近方法或Kitaev在其书中对并行有限自动机的描述(Kitaev,Shen,Vyalyi 2002)来组合/缩小它们对LSB的依赖性。这一步几乎肯定需要很多辅助条件,但渐近地可以使其深度为O(log n)。

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