Recently Chen and Gao~\cite{ChenGao2017} proposed a new quantum algorithm for Boolean polynomial system solving, motivated by the cryptanalysis of some post-quantum cryptosystems. The key idea of their approach is to apply a Quantum Linear System (QLS) algorithm to a Macaulay linear system over $\CC$, which is derived from the Boolean polynomial system. The efficiency of their algorithm depends on the condition number of the Macaulay matrix. In this paper, we give a strong lower bound on the condition number as a function of the Hamming weight of the Boolean solution, and show that in many (if not all) cases a Grover-based exhaustive search algorithm outperforms their algorithm. Then, we improve upon Chen and Gao's algorithm by introducing the Boolean Macaulay linear system over $\CC$ by reducing the original Macaulay linear system. This improved algorithm could potentially significantly outperform the brute-force algorithm, when the Hamming weight of the solution is logarithmic in the number of Boolean variables. Furthermore, we provide a simple and more elementary proof of correctness for our improved algorithm using a reduction employing the Valiant-Vazirani affine hashing method, and also extend the result to polynomial systems over $\FF_q$ improving on subsequent work by Chen, Gao and Yuan \cite{ChenGao2018}. We also suggest a new approach for extracting the solution of the Boolean polynomial system via a generalization of the quantum coupon collector problem \cite{arunachalam2020QuantumCouponCollector}.


翻译:最近Chen和Gaoçácite{ChenGao2017}提出了解决布利安多元海洋系统的新量子算法,其动机是一些Quleantum后加密系统的加密分析。他们的方法的关键想法是将量子线性系统(QLS)算法应用到澳门线性系统上超过$\CC美元。他们的算法效率取决于澳门2020号矩阵的条件数。在本文中,我们对条件数值的下限表示强烈的下限,作为布利安解决方案的含米重量的函数,并显示在许多(如果不是全部)情况下,基于量子线性线性系统(Quantum Linearline system)算出他们的算法。然后,我们通过减少原澳门线性系统,将布利安线性线性系统比价值高出1美元。当这个解算法的重量在Boole20号中以量表示Qalmusual Qalia 的数值是逻辑值,我们用更简单的Gloeal-calalalal 变现了我们Gal-alalalalalalalal 的算法,我们又用了一个简单的Gal-cal-ral-reval-ral-ral-rusion 推算法来改进了我们的Gal-rusionalxxxxx。我们用一个简单的G) 。我们用了一个普通化系统,我们用了一个更小的算法。我们用一个简单的变压法,我们用一个普通法,我们用一个简单的变压法,我们用一个简单的变法,我们用一个更小的变的变的变法,我们用了一个普通的变的变的变的变法,我们用一个普通的变的变的变的变的变法,我们用了一个普通的变法。

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