New!! 遊戯王でわかるグローバーのアルゴリズム（後編）

#生パスワード
password = [0,0,0,0,0,0,0,0,0]

#ハッシュ化の関数
def hash(p):
    for i in range(1, 8):
        #逐次xor
        for j in range(1, 8):
            p[j] = (p[j - 1] + p[j]) % 2 # {p[j - 1] xor p[j]} -> p[j]
        #ビットスワップ
        tmp = p[0]
        p[0] = p[i]
        p[i] = tmp
        #ビット反転
        p[0] = 1 - p[0]
    return p

print(hash(password))

[0, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 0]

from qiskit import QuantumCircuit, transpile
from qiskit_aer import AerSimulator

#初期化　入力8 + 補助1
qc = QuantumCircuit(9)

#同時計算のため入力ビットを重ね合わせにする
qc.h([0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7])

#重ね合わせのままハッシュ化する
for i in range(1, 8):
    for j in range(1, 8):
        qc.cx(j - 1, j) # {q(j - 1) xor q(j)} -> q(j)
    qc.swap(0, i)
    qc.x(0)

#鏡の準備　お作法　
qc.x(8)
qc.h(8)

#鏡を特殊な向きに傾けて攻撃を反射させる　暗号文（この場合は'00001111'）の存在確率だけを反転させる
qc.x([0, 1, 2, 3])
qc.mcx([0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7], 8) # mcxはccxの拡張バージョン
qc.x([0, 1, 2, 3])

#重ね合わせのままハッシュ化の逆操作を行って平文に戻す　➝　これが出力として観測される
for i in range(7, 0, -1):
    qc.x(0)
    qc.swap(0, i)
    for j in range(7, 0, -1):
        qc.cx(j - 1, j)
    
#ディフュージョン　適当な1ビット（この場合は7番ビット）を標的にして増幅のおまじないをかける
qc.h([0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7])
qc.x([0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7])
qc.h(7)
qc.mcx([0, 1, 2, 3, 4, 5, 6], 7)
qc.h(7)
qc.x([0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7])
qc.h([0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7])

#補助ビットの重ね合わせを解除して解の重複を避ける
qc.h(8)

#計算
qc.measure_all()
backend = AerSimulator(method='matrix_product_state')
t_qc = transpile(qc, backend) #トランスパイルが必要
result = backend.run(t_qc, shots=1000).result().get_counts()

#解の確認
for r in result:
    print(f'{r[::-1]} | {result[r]}/1000')

001011001 | 1/1000
110110101 | 2/1000
000111101 | 3/1000
001101001 | 5/1000
011010011 | 5/1000
100000101 | 5/1000
010110111 | 2/1000
110011011 | 43/1000
100001101 | 2/1000
001100011 | 5/1000
110100111 | 3/1000
111010111 | 5/1000
011111011 | 8/1000
（以下略）

#生パスワード
password = [1,1,0,0,1,1,0,1]

print(hash(password))

[0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1]