I n t e r n at io n al  Jou r n al  of  A d van c e s  i n  A p p li e d  S c ie n c e s  ( I JA A S )   V ol 15 , N o.  1 M a r c h   20 26 , pp.  293 ~ 302   I S S N 2252 - 8814 D O I 10.11591/ ij a a s . v15. i 1 . pp 293 - 302          293       Jou r n al  h om e page ht tp : // ij aas .i ae s c or e .c om   A  n ove l  c i r c u l an t  m at r i x - b ase d  M c E l i e c e  f r am e w or k  f or  s e c u r e   d i gi t al  c om m u n i c at i on       R avi k u m ar  I n ak ot i 1 , Jam e s  S t e p h e n   M e k a 2 , P ad al a V e n k at a G op al a D u r ga P r as ad  R e d d y 1   1 D e pa r t m e nt  of  C om put e r  S c i e nc e  a nd S ys t e m s  E ngi ne e r i ng, A ndhr a  U ni ve r s i t y,   V i s a kha pa t na m , I ndi a   2 D r . B . R . A m be dka r  C ha i r , A ndhr a  U ni ve r s i t y, V i s a kh a pa t na m , I ndi a       A r t ic le  I n f o     A B S T R A C T   A r ti c le  h is to r y :   R e c e iv e A pr  24, 2025   R e vi s e D e c  23, 2025   A c c e pt e J a n 1, 2026       McEliece   cryptosy stem  is  old  and  well - explored  post - quantum  cryptography  system  that  offers  superior   security  against   quantum  attacks.   Thou gh  the  system  holds  great  potential   and  superior   security,  the   challenge  ass ociated  with  large  key  sizes   has  made   system  impractical  for   most  application s.  The   first  challenge  against  McEliece  cryptosystem  remains   its  large  key   sizes,  which  make  system  impractical,  especially  when  implementing  inte rnet  of  things  ( IoT )   and  mobile  communication  applications.  Overc oming  challenge s   and  retaining  superior  security  still  remains  an  issue  to  e xplore.  This  paper  presents  investigation  into  use  of  circulant  matrices   for  Mc Eliece  encryptio system  to  achieve  a   considerab le  reduction   in   key  siz es  and   enhance  fast  encryptio processes.   The  use   of  circulant   matri ces’   in herent  properties  boosts  performance  without  focusing  much  on  system’s  se curity.  In  addition,  the  paper  presents  security   evaluation  process  for  m odified  communi cation  system  to  determin e   and  mitig ate   weaknesses  that   might   arise considering  use  of  sophisticated  encryption  systems.  Findin gs  and   results  explore  use  of  circulant   matrices,  which  achieve   great  reducti ons  in  key  sizes  and  improve  efficiency  of   process.  Security  evaluation  repor ts  that   proper  scrambling  techniques  are  efficient  at  mending  the   vulnera bilities  associated   with  circulant   matrix  structures modifi ed  Mc Eliece  cryptosy stem  using  circulant   matrices  offers  superior  data  communi cation,  balancing  both  strong  security   and  efficient   computational  pro cesses,  making   system ideal for use  in recent c ommunication systems.   K e y w o r d s :   C ir c ul a nt  m a tr ix   C ode - ba s e d c r ypt os y s te m   C r ypt ogr a phy   D a ta  c om m uni c a ti on   M c E li e c e   This is an  open  acce ss artic le unde r the  CC BY - SA   license.     C or r e s pon di n g A u th or :   R a vi kum a r  I na kot i   D e pa r tm e nt  of  C om put e r  S c ie nc e  a nd S ys te m s  E ngi ne e r in g, A n dhr a  U ni ve r s it y   V is a kha pa tn a m ,   A ndhr a  P r a de s h, I ndi a   E m a il r a vi r k1228@ gm a il .c om       1.   I N T R O D U C T I O N     T he   s e c ur it of   da ta   is   pa r a m ount   dur in e nd - to - e nd   da ta   c om m uni c a ti on  a nd  da ta   s to r a ge .   T o   e ns ur e   s a f e   de li ve r of   da ta   tr a ns f e r r e ove r   th e   in te r ne t,   c r ypt ogr a phy  ha s   be e w id e ly   us e to   tr a ns f or m   th e   da ta   in to   a   non - r e a da bl e   c ont e nt   th a c a onl y   be   r e ve r te t it s   in it ia l   by  a a ut ho r iz e us e r W it th e   c ont in uous   a dopt io of   i nt e r ne te c hnol ogy,  da ta   c om m uni c a ti on  e xpe r ie nc e s   a   la r ge   in c r e a s e   in   s e c ur it a tt a c e s pe c ia ll w he w ir e le s s   c ha nne ls   a r e   e m pl oye f or   c om m uni c a ti on.  T a ddr e s s   th e   s e c ur it c ha ll e nge s   in   da ta   c om m uni c a ti ons   a nd  e ns ur e   da ta   in te gr it y,  num e r ous   c r ypt ogr a phi c   a lg or i th m s   w e r e   de ve lo pe [ 1] . T he s e   a lg or it hm s  ha ve  pr ove d pr om is in g i n pr e ve nt in g va r io us  f or m s  of  a tt a c ks .   H ow e ve r m a jo r it of   th e s e   c r ypt os y s te m s   c a be   e a s il br oke by  th e   e xi s t e nc e   of   qua nt um   c om put in g.  Q ua nt um   c om put e r s   a r e   hi ghl y   c om put a ti on - in te ns iv e   a nd  c a pa bl e   of   e m pl oyi ng  a lg o r it hm s   li ke   S hor s   a nd  G r ove r s   [ 2] [ 3 ]   to   a c c e le r a te   th e   e xe c ut io of   ta s ks W it th e   e vol ut io a nd   a dva nc e m e nt   in   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2252 - 8814   I nt  J  A dv A ppl  S c i V ol . 15, No. 1, M a r c h 2026 293 - 302   294   qua nt um   c om put in g,  pr om is in c r ypt ogr a phi c   a lg o r i th m s   li ke   R iv e s t - S ha m ir - A dl e m a ( R S A )   a n d     D if f ie - He l lm a a lg or it hm s   ha ve   pr ove n   to   be   vul ne r a bl e th us   ne c e s s it a t in g   th e   ne e f or   ot he r   pos qua nt u m   s ol ut io ns P r im it iv e   ba s e d s ol ut io ns   w e ll - s ui te d   f or   m a th e m a ti c a pr obl e m s   a r e   r e qui r e d. T he s e   s ol ut io ns   m a s ti ll  be  ve r y di f f ic ul f or   th e  qua nt um  c om put e r  t o s ol ve . C ode - ba s e d c r ypt ogr a phy, mul ti va r ia te la tt ic e - ba s e d   s c he m e s   a r e  s om e  t e c hni que s  t ha c a n i nhe r e nt ly  r e s is t   a tt a c ks  b y t he  qua nt um  c om put e r .   C ode - ba s e e n c r ypt io a ppr oa c r e pr e s e nt s   one   of   th e   m o s vi a bl e   opt io ns   f or   c r ypt ogr a phy   f ol lo w in qua nt um   c om put in g,  or   e nc r ypt io s ys te m s   im m une   to   a tt a c ks   by  qua nt um   c om put e r s T he   M c E li e c e   a nd  N i e de r r e it e r   e nc r ypt io s c he m e s   a r e   two  e xa m p le s   [ 4] [ 5] I ha s   be e e s ta bl is he d   in   [ 6]   th a th e  f unda m e nt a is s ue  i n t he   s c he m e s  i s  t he  e f f ic ie nc y of  de c odi ng t he  l in e a r  bl oc k c ode s , w hi c h i s  c ons id e r e d   non de te r m in is ti c   pol ynomi a l - time   ( NP ) - c om pl e te   pr obl e m .   I c ode - ba s e d   c r ypt ogr a phy,  th e   c om m on  e nc r ypt io s c he m e s   a r e   M c E li e c e   e nc r ypt io s c he m e N ie de r r e it e r   e nc r ypt io s c he m e R e c e nt ly th e   hybr id   M c E li e c e   e n c r ypt io s c he m e   ( H yM E S )   w a s   e xpl a in e d   [ 7] L ik e   th e   R S A   e n c r ypt io s c he m e th e   c onve nt io na M c E li e c e   s ys t e m   of   in f or m a ti on  e nc r ypt io f or   s e c ur e   in f or m a ti on  c om m uni c a ti on  f a il s   to   c a pt ur e   th e   a tt e nt i on   of   r e s e a r c he r s u s e r s ,   a nd  in dus tr ie s ,   a s   th e   m a gni tu de   of   th e   ge ne r a ti on  m a tr ix   us e d   in   th e   publ ic   ke of   th e   a ppr oa c is   r e la ti ve ly   e nor m ous H ow e ve r th e   vul ne r a bi li ty   a s s oc ia te w it th e   c onve nt io na e nc r ypt io n s c he m e s  l ik e  R S A  a nd D i f f ie - He l lm a n  a lg or it hm s  w he n us e d on qua nt um  c om put in ha s  m a de  i one  of  t he  f oc us e s  of  r e s e a r c h i n qu a nt um  s e c ur it y.   O ne   of   th e   m a jo r   f oc us e s   on  th e   c onve nt io na M c E li e c e   s ys te m   of   e nc r ypt io n   is   r e duc ti on  in   th e   m a gni tu de   of   th e   s ys te m   ke y.  F or   e xa m pl e F a th a ll a   a nd  A z a [ 8]   in ve s ti ga te th e   not io n   of   e m pl oyi n g   c om pa c r e pr e s e nt a ti on  of   th e   s ha r e m a tr ix   o f   th e   c onve nt io na M c E li e c e   s ys te m   of   in f or m a ti on   e nc r ypt io n.   T he  r e s e a r c h i n   [ 9] , [ 10]   pr opos e qua s i - c yc li c  ( QC )   a lt e r na nt  a lo ng w it h t he   qua s i - dya di c  ( QD )   G oppa  c ode s   to   r e duc e   th e   m a gni tu de   of   th e   c onve nt io na M c E li e c e   s c h e m e   of   in f or m a ti on  e nc r ypt io n,  w hi c th e s uc c e e d e in   r e du c in it   f r om   s e ve r a hundr e d   th ous a nd   bi ts   to  20  ki lo bi ts T h e   pur pos e   of   th os e   c on s tr uc ts   i s   to   us e   f ir s r ow   pe r m ut a ti ons   to   p r oduc e   th e   e nt ir e   m a t r ix A d di ti ona ll y,  th os e   c ons tr uc ti ons   e na bl e   m e s s a ge   e nc r ypt io us in onl th e   in it ia l   r ow   o f   th e   m a tr ix   r a th e r   th a t he   e nt ir e   m a tr ix .   I n   bot s c e na r io s th e   bi na r y   pa r a m e te r s  r e m a in  s e c ur e   e ve n a f te r  m ul ti pl e  a tt a c ks .   O th e r   m e th ods   pr opos e d   to   de pl e te   th e   m a gni tu de   of   th e   s h a r e ke of   th e   tr a di ti ona M c E li e c e   in f or m a ti on  e nc r ypt io n   s c he m e   in c lu de   a lg e br a ic   ge om e tr ic   ( A G )   c ode s   [ 11] ,   ge ne r a li z e R e e d - S ol om on   ( G R S )   c ode s   [ 12] lo w - de ns it pa r it c he c ( L D P C )   c o de s   [ 13] R e e d - M ul le r   ( R M )   c ode s   [ 14]   lo w - r a nk  pa r it c he c ( L R P C )   c ode s   [ 15] a nd  m a ny  m or e   th a a ll ow   f or   s hor te r   s ha r e ke ys ,   ha v e   be e n   de m ons tr a te th r ough  va r io us   c ode s T he   m a jo r it of   th e s e   va r ia ti ons   ha ve   be e s uc c e s s f ul ly   c r ypt a na ly z e d,  e ve th ough  th e   or ig in a M c E li e c e   c r ypt os y s te m   is   s ti ll   s e c u r e   [ 16] [ 17] T he   a lt e r na ti ve   c ode s   m us b e   tr e a te w it c a ut io be c a us e   of   th e ir   e xc e s s iv e   s tr uc tu r e e ve w it th e ir   pr om is in f e a tu r e s P ol a r   c odi n g   w a s  i ni ti a ll y i nt e nde d t o be  a  m e th od, a ki n  t o p r e vi ous  P in s ke r   a nd M a s s e y s c he m e s , f or  i nc r e a s in g t he  c ut of f   r a te   of   s e que nt ia de c odi ng.  T he   s e c r e to   r a is in th e   c ut of f   r a te   is   to   ta ke   a   v e c to r   c ha nne ( w he th e r   it s   na tu r a ll oc c ur r in or   pur pos e f ul ly   p r oduc e d) s pl it   it   up  in to   m ul ti pl e   in te r r e la te s ubs id ia r c ha nne ls a nd  th e a ppl a   s e pa r a te   or de r e de c ode r   on  e ve r y   s ubc ha nne l.   P ol a r   c odi ng   w a s   in it ia ll in te nde to   be   a     lo w - c om pl e xi ty   r e c ur s iv e   c ha nne c om bi ni ng  a nd  s pl it ti ng  ope r a ti on  of   th is   ki nd,  w it th e   goa of   be in g   e m pl oye d a s  i nt e r na c ode  i n a   c om pos it e  s c he m e  w it h e xt e r na c onvolut io na c odi ng a nd or de r e d de c odi ng.   N e ve r th e le s s ,   th e   in it ia goa of   in c r e a s in th e   c ut of f   r a te   to   c h a nne c a pa c it w a s   a c tu a ll a c hi e v e w it hout   th e   ne e f or   a out e r   c ode   be c a us e   th e   pol a r   in ne r   c ode   pr ove to   be   s s uc c e s s f ul   [ 18] W it th e   c ont in uous   gr ow th   in   th e   f ie ld   of   qua nt um   c om put in g,  th e r e   is   ne e f or   m or e   r obus s c he m e s   th a w il be   di f f ic ul f or   th e   qua nt um   s ys te m s   to   br e a k.  I th is   p a pe r a   m o di f ie M c E li e c e   publ ic   ke e nc r ypt io s y s te m   w it hi gh  le ve of   s e c ur it to   pr oduc e   a   s e c ur e   c om m uni c a ti on  s c he m e   ba s e on  pol a r   c ode w hi c c a pr e ve nt  B r ic ke l’ s  a tt a c k dur in g c om m uni c a ti on. T he  obj e c ti ve s   of  t hi s  pa pe r  a r e  s um m a r iz e d a s  f ol lo w s :     C r e a te   a   m odi f ie f or m   of   M c E li e c e   c r ypt os ys te m   th a us e s   c ir c ul a nt   m a tr ic e s   to   m a ke   it s   publ ic   ke s m a ll e r T hi s   w il r e duc e   a   m a jo r   w e a kne s s   of   M c E li e c e   c r yp to s ys te m it s   la r ge   publ ic   ke y   s iz e .   T h e   id e a   w il he lp   in   im pr ovi ng  th e   us a ge   of   M c E li e c e   c r ypt os ys te m   in   s it ua ti ons   w he r e   li m it e s to r a ge   c a pa c it y w oul d not a ll ow  a ll  i ts  c r ypt ogr a m s  t o be  t r a ns m it te d.     T e xa m in e   th e   s e c ur it of   th e   M c E li e c e   c r ypt os ys te m   ba s e on  c ir c ul a nt   m a tr ic e s   a ga in s bot c la s s i c   a nd  qua nt um   a tt a c k s .   T hi s   in vol ve s   s c r ut in iz in th e   a bi li ty   of   c ir c ul a nt   m a tr ic e s c om pl e m e nt e by  s c r a m bl in g a nd pe r m ut a ti on ma tr ic e s , t o e ns ur e  t he   s e c ur it y of  c onf id e nt ia m e s s a ge  t r a n s m is s io n.     T a na ly z e   a nd  c om pa r e   th e   e f f e c ti ve ne s s   of   th e   M c E li e c e   s ys te m   ba s e on  a   c ir c ul a nt   m a tr ix   w it th e   M c E li e c e   s y s te m .   I th is   a r e a we   pl a to   te s a nd  a na ly z e   th e   s pe e of   e nc r ypt io a nd  de c r ypt io n,  th e   ti m e   r e qui r e f or   ge ne r a ti ng  a   ke y,  a nd,  m os im por ta nt ly th e   e f f e c ti ve ne s s   a nd e f f ic ie nc a dde by  th e   us e  of  a  c ir c ul a nt  m a tr ix .   T he   r e s of   th e   do c um e nt   is   s tr uc tu r e a s   f ol lo w s :   s e c ti on  de s c r ib e s   s e ve r a r e s e a r c h   pa pe r s   w hi c h   a r e   c lo s e ly   r e la te to   c ode - ba s e e nc r ypt io s c he m e s ,   s e c ti on   pr ovi de s   in f or m a ti on  a bout   th e   t r a di ti ona l   M c E li e c e   a lg or it hm   a nd  ba s ic   pr in c ip le s   a bout   c ir c ul a nt   m a tr i c e s S e c ti on  pr e s e nt s   th e   pr opos e c ir c ul a nt   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A dv A ppl  S c i     I S S N :   2252 - 8814       A  nov e c ir c ul ant  m at r ix - bas e d M c E li e c e  f r am e w o r k  f or   s e c u r e   di gi ta c om m uni c at io n   ( R av ik um ar   I nak ot i )   295   m a tr ix - ba s e M c E li e c e   c r ypt os ys t e m   in   th is   pa pe r S e c ti on  of   th is   pa pe r   pr e s e nt s   th e   s e c ur it a na ly s is   a nd   c om pa r is on  of   th e   pr opos e c ir c ul a nt   m a tr ix - ba s e M c E li e c e   c r ypt os ys te m ,   a nd   la s tl y, s e c ti on  6   of   th is   p a pe r   dr a w s   a  c onc lu s io n on the  c ir c ul a nt  m a tr ix - ba s e M c E li e c e   c r y pt os ys te m .       2.   R E L A T E D  WORK   O ne   of   th e   f ir s a nd  lo nge s t - la s ti ng  publ ic - ke e nc r ypt io s c he m e s   i s   th e   M c E li e c e   s y s te m   f or   in f or m a ti on  e nc odi ng,  c r e a te in   th e   ye a r   1978  by  R ob e r J M c E li e c e I ts   de f e n s e   a ga in s qua nt um   a tt a c k s w hi c c om e   f r om   it s   us e   of   e r r or - c or r e c ti ng  c ode s ha s   e nt ic e a   s ig ni f ic a nt   in te r e s by   num e r ous   e nt it ie s   in   th e   c r ypt ogr a phy  w or ld T he   M c E li e c e   c r ypt os ys te m   is   th or oughly  c ove r e in   th is   li te r a tu r e   r e vi e w w hi c h   a ls e xpl or e s   it s   r e c e nt   de v e lo pm e nt s s e c ur it f e a tu r e s im pl e m e nt a ti on  di f f ic ul ti e s a nd  th e or e ti c a l   unde r pi nni ngs T he  M c E li e c e   c r ypt os y s te m   wa s   in tr oduc e by  R obe r J M c E li e c e w ho  a l s s ugge s t ed   us in g   a lg e br a ic   c odi ng  th e or f or   publ ic - ke e nc r ypt io n.  I de s c r ib e s   th e   f unda m e nt a id e a s   a nd  dr a w s   a tt e nt io to   it s   pos s ib le   be ne f it s   ove r   a lt e r na ti ve   e nc r ypt io te c hni que s M a duni   e al [ 19]   e xa m in e   a   M c E li e c e   c r ypt os ys te m   va r ia ti on  th a c a gua r a nt e e   th a e n c odi ng  ut il iz e d   a s   th e   s ha r e ge ne r a te ke i s   no  m or e   s im il a r   to   th e   pe r m ut a ti on  of   th e   s e c r e t/ uns ha r e c ode A s   a   r e s ul t,   th e   a dopt io of   tr a di ti ona c ode   f a m il ie s ,   s uc a s   R e e d - S ol om on  c ode s w hi c ha ve   be e lo ng - s ta ndi ng  e xc lu s io ns   f r om   th e   c onve nt io na l   M c E li e c e   s ys te m   of   in f or m a ti on  e nc odi ng  due   to   s a f e ty   c onc e r ns m a b e   gi ve a not he r   lo ok.  T hi s   e le va te th e   publ ic   ke y’ s  s e c ur it y l e ve l.  T he  pr im a r y be ne f it s  of  t he  s ugge s te d a ppr oa c h a r e  t he s e  be c a u s e  i is  w id e ly  r e c ogni z e d   th a th e s e  c a te gor ie s  of  e nc odi ngs  c a n r e s ul in  a  de c r e a s e  i n m a gni tu de  of  t he  s ha r e d ke ys  or , c om pa r a bl y,  a n   in c r e a s e  i n i nf or m a ti on de c odi ng r e s is ti vi ty .   N e w   pa r a m e te r s   f or   th e   c onve nt io na M c E li e c e   a nd  N ie de r r e it e r   c r ypt os ys te m s   a r e   pr opos e [ 20] gua r a nt e e in ba s e li ne   s e c ur it a c r os s   a ll   in ve s ti ga t e th r e a ts T he   m odi f ie s e tt in gs   ta ke   in to   c ons id e r a ti on  th e   im pr ove th r e a t,   th e   r e c e nt ly   a dde bi na r y   G oppa   c ode   li s de c odi ng  a ppr oa c h,  a nd   th e   opt io n   to   e m pl oy   c ode   s e que nc e s   th a a r e n’ m ul ti pl e   of   two.  F o r   th e   s a m e   le ve of   s e c ur it y,   th e   r e s ul ti ng  s ha r e d - ke le ngt hs   a r e   s ig ni f ic a nt ly  s hor te r   c om pa r e to   pr io r   pa r a m e te r  s e tt in gs  s e le c ti on.  T o   f ur th e r   c la r if on  th e   na tu r e   of   th e   c onve nt io na M c E li e c e   c r ypt os ys te m s   qua nt um   r e s is ta nc e th e   a ut hor s   e xa m in e   pot e nt ia qua nt um   a tt a c ks   a nd  s ugge s de f e ns e   s tr a te gi e s P une ya ni   a nd  B ha t   [ 21]   de m ons tr a te e xe c ut io of   a   c onve nt io na M c E li e c e   s ys te m   of   in f or m a ti on  e nc r ypt io on  f ie ld - pr ogr a m m a bl e   g a te   a r r a ( F P G A ) gua r a nt e e in g   th e   s e c ur it y   gui de li ne s  pr ovi de d by the   E ur ope a n T e le c om m uni c a ti ons  S ta n da r ds  I ns ti tu te   f or  t he  ne xt  w a ve  of  e nc r ypt io n   s ys te m s   th a a r e   r obu s to   qua nt um   r e s is t a nc e E m pl oyi ng  a   s h a r e ke w it byt e   le ngt h   of   2,097,152,  th e   s ugge s te im pl e m e nt a ti on  by  th e   a ut hor s   of f e r s   qua nt um   s e c ur it w it bi ts   be yond  128.  T he   s ugge s te s ys te m   is   bui lt   a r ound  a   ha r dw a r e   a nd  s of twa r e   s e tt in gs   th a m a ke s   us e   of   a A X 14  li te   in te r f a c e   to   li nk  a A R M   C or te x - A 53  c or e   to   a   c opr oc e s s or T he   s ta t e - of - th e - a r c om pr e he ns iv e   ove r vi e w c om pone nt - by - c om pone nt   a lg or it hm ic   de s c r ip ti on,  a nd  im pl e m e nt a ti on   of   th is   c r ypt os ys te m   a r e   pr e s e nt e [ 22] D if f e r e n t   M c E li e c e   c r ypt os y s te m   a tt a c k s   a r e   c ove r e in   s e pa r a te   s e c ti on s A s id e   f r om   s im ul a ti on  of   th e   c r ypt os ys te m   on  di f f e r e nt   e xt e ns io de gr e e s th e   a ut hor s   a ls pr e s e nt   e xpe r im e nt a r e s ul ts   us in G oppa   c ode s T he   a ut hor s   c onc lu de d t he  r e s ul ts   a nd t he  di f f e r e nt  i m pl e m e nt a ti on - r e la te d i s s ue s  ba s e d on th e  s im ul a ti ons  t ha w e r e  r un.   T he   m ode r va r ia nt s   of   th e   c la s s ic a c r ypt os ys te m s   put   f or th   by  H a r ol N ie de r r e it e r   ( 1986)   a nd   R obe r J M c E li e c e   ( 1978)   a r e   e xa m in e [ 23] F iv e   di f f e r e nt   c ode - ba s e s ha r e k e s ys t e m s   of   in f or m a ti on   e nc r ypt io ha ve   be e th or oughly  r e vi e w e d.  I is   de m ons tr a te d   th a th e r e   a r e   s e r io us   pr obl e m s   w it h   s e ve r a c ont e m por a r e xpos it io n s   of   tr a di ti ona M c E li e c e   a nd  N ie d e r r e it e r   s ys te m s   of   in f or m a ti on  e nc r ypt io n.  I ha s   be e de m ons tr a te d,  in   pa r ti c ul a r th a X G R S   e nc r ypt io s ys te m s w hi c ba s e s   it s e lf   on  th e   br oa de ne R e e d - S ol om on  c ode c ont a in   m ul ti pl e   f la w s   a nd  is   not   a s   s e c ur e   a ga i ns th e   in f or m a ti on  s e de c odi ng  a tt a c a s   it   is   s uppos e to   be I is   de m ons tr a te th a bot h   th e   s ha r e a nd  u ns ha r e e nc r ypt io ke ys   oc c upy  a   s ig ni f ic a nt   quot a  of  s to r a ge  a nd t ha ke y ge ne r a ti on a nd de c r ypt io n i n c ont e m por a r y c r ypt os ys te m s  t a ke  a  l ong ti m e .   A   nove c ode - ba s e di gi ta s ig na tu r e   bui lt   on  th e   M c E li e c e   s ys te m   of   in f or m a ti on  e nc r ypt io is   pr opos e [ 24] A lg or it hm s   f or   th e   c ons tr uc ti on  o f   s ha r e ke y s ig ni ng,  a nd  a ut he nt ic a ti on  a r e   s how n.  T he   publ ic   ke is   c r e a te by  th e   ke y   ge ne r a ti on  a lg or it hm   us in r a ndom  in ve r s e   m a tr ic e s C om pa r e to   th e   C F S   s c he m e th e   s ig ni ng  a lg or it hm   is   le s s   c om pl e a nd  t a ke s   l e s s   c om put in ti m e   to   s ig a   doc um e nt .   F or ge r ie s   c a be   r e c ogni z e d   by  th e   ve r if ic a ti on  a lg or it hm I is   de m ons tr a te th a th e   s ugg e s te s c he m e   i s   r e s i s ta nt   to   s tr uc tu r a a tt a c ks  us in g publi c  ke y s .   B ir ha nu  e al [ 25]   e m pl oy  a ir r e gul a r   c ode   ve r s io of   t he   Q C - L D P C   a nd  th e   qua s i - c yc li c   m ode r a te - de ns it pa r it y - c he c ( Q C - M D P C )   in   pl a c e   of   G oppa   c ode ,   w hi c is   us e in   ta nd e m   to   a ddr e s s   pr e vi ous   bot tl e ne c k s   in   th e   s y s te m R e s ul t s   obt a in e d   by  th e   pr opos e m e th od   a ls o   c onf ir m e th a th e   le ngt of   th e   s ha r e ke w a s   a ppr opr ia te ly   s hor te ne d.  T he   f a c th a th is   r e le a s e   of   th e   M c E li e c e   c r ypt os ys te m   is   m or e   r e s is ta nt   to   m e s s a g e - r e s e nd  th r e a t s   is  a not he r   be ne f it   ove r   th e   pr e vi ous   it e r a ti on.  S ut r a dha r   [ 26]   f oc us e s   on  th e   de ve lo pm e nt   of   in di s ti ngui s ha bi li ty   unde r   a da pt iv e   c h os e c ip he r te xt   a tt a c k   2   ( I N D - C C A 2 )   s e c ur e   ve r s io n   of   th e   c onve nt io na M c E li e c e   s ys te m   of   in f or m a ti on  e n c r ypt io n.  T he   a ut hor s   e m pl oy  th e   S - r e pe ti ti on   e nc r ypt io of   S /2   di f f e r e nt   in f or m a ti on  w it a   s in gl e   ty pi c a pe r m ut a ti on,  w hi c c ont r a di c th e   S - r e pe ti ti on   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2252 - 8814   I nt  J  A dv A ppl  S c i V ol . 15, No. 1, M a r c h 2026 293 - 302   296   e nc r ypt io of   s in gl e   in f or m a ti on  in   ot he r   m odi f ic a ti on.  N e w   M c E li e c e   s y s te m   of   in f or m a ti on  e nc r ypt io n ,   w it it s   f ounda ti on  on  punc tu r e R M   c ode s   a r e   [ 27] T he e f f e c ti ve ly   de m ons tr a te   th e   in e f f ic a c y   of     w e ll - known  s e c ur it th r e a ts   on  th e   s ugge s te R M   c ode - ba s e M c E li e c e   c r ypt os y s te m in c lu di ng  th e     M in de r - S hokr ol la hi C hi z hov - B or odi n,  a nd  s qua r e  c ode   a tt a c ks I or de r   to   gua r a ga in s th e   a f or e m e nt io ne d   a tt a c ks   on  th e   s ugge s t e R M   c ode - ba s e c r ypt os ys te m s th e   a ut hor s   de vi s e a id e a punc tu r in s c he m e .   S pe c if ic a ll y,  th e de te r m in e th e   pr e c is e   a r e a s   of   punc tu r in pos it io ns   w he r e   th e   ge ne r a to r   m a tr ix s   le a s t   a m ount  of  punc tu r e d c ol um ns  c oul d be  f ound.       3.   P R E L I M I N A R I E S   T he   w or ki ng  of   c onve nt io M c E li e c e   c r ypt os ys te m   a nd   c ir c ul a nt   m a tr ix   a r e   de s c r ib e d   i   th is  s e c ti on .     3.1.   T h e  M c E li e c e   c r yp t os ys t e m   R obe r J M c E li e c e   c r e a te d   th e   M c E li e c e   c r ypt os ys te m ,   a   publ i c - ke e nc r ypt io a lg or it hm in   1978.   I c ont r a s to   num e r ous   ot he r   publ ic - ke e nc r ypt io a lg or it hm s   th a de pe nd  on  di s c r e t e   lo ga r it hm   pr obl e m s   or  f a c to r iz a ti on di f f ic ul ti e s , M c E li e c e  i s  ba s e d on the  c ha ll e nge  of  de c odi ng e r r o r - c or r e c ti ng  c ode s , w hi c h a r e   f r e que nt ly   ut il iz e d   in  di gi ta c om m uni c a ti ons . T he  M c E li e c e  c r ypt os ys te m  r e l ie s   on G oppa  c ode , pe r m ut a ti o n   m a tr ix ,   a nd  a in ve r t ib le   m a tr ix   to   s c r a m bl e   th e   pl a in te xt   a nd  c onc e a a   s e c r e ke y.  T he   c or r e s ponding  c ode w or ge ne r a te is   f in a ll pe r m ut e be f or e   tr a ns m it te th r ough  th e   tr a ns m is s io c h a nne l.   T h e   pl a in   te xt   f r om   th e   s e nde r   is   f ir s s c r a m bl e d ,   a nd  th e   ge ne r a te c ode w or is   pe r m ut e d.  A   s e of   bi ts   up  to   f r om   th e   c ode w or a r e   f li ppe d,  w it h   r e pr e s e nt in th e   e r r or   c or r e c ti on   c ode   of   th e   ge ne r a te c ode w or d.  T he   publ ic   ke of   M c E li e c e   c r ypt os ys t e m   is   a   c om bi na ti on  of   non - s in gu la r   k   by   k   s c r a m bl e   m a tr ix a   k   by  n ’  ge ne r a to r   m a tr ix ,   a nd  n   by  n   pe r m ut a ti on  m a tr ix T he   e nc r ypt i on  a nd  de c r ypt io pr oc e s s   of   th e   M c E li e c e   c r ypt os ys te m  i s  gi ve n a s  f ol lo w s .     3.1.1.  P r iv at e   k e y ge n e r at io n   T he   pr iv a te   ke of   th e   M c E li e c e   c r ypt os ys t e m   is   a   c om bi na t io of   th e   ge ne r a t or   m a tr ix   G th e   s c r a m bl in g m a tr ix  ‘ S ,   a nd t he  r a ndom pe r m ut a ti on ma tr ix   P . T h e  ge ne r a to r  m a tr ix  i s  gi ve n a s  s how n i n ( 1)      = ( |  ( ) )   ( 1)     W he r e   I k   is   a id e nt i ty   m a tr ix   of   di m e ns io k   by  k ,   a nd    is   a   r a n dom   pe r m ut a ti on  m a t r ix   of   di m e ns io n    ( ) . T he  pa r it y c he c k m a tr ix  of   th e  l in e a r  c ode  i s  obt a in e d a s  s ho w n i n ( 2) .   T he  pr iv a te  ke y i s  ‘ S k  i s   th e  c om bi na ti on of  t he  m a tr ic e s  ‘ G , ‘ S ,   a nd ‘ P     ( ) = ( | ( ) )   ( 2)     3.1.2.  P u b li c   k e y ge n e r at io n   T he   publ ic   ke c ons is t s   of   k   by  n   m a tr ix   G   de f in e by   G . S . P   a nd  e r r or   c or r e c ti ng  c a pa bi li ty   t.   T he   e nc r ypt io pr oc e s s   of   th e   M c E li e c e   c r ypt os ys te m   is   a s   f ol l ow s g iv e a   m e s s a ge   m   2 a   r a ndom  e r r or   ve c to r  e   2   is  c hos e n w it h a  w e ig ht  w ≤t   a nd c om put e   c or r e s pond in g e nc r ypt e d m e s s a g e  a s  ( 3) .     = +   ( 3)     T o de c r ypt  t he  e nc r ypt e d m e s s a g e , t he  f ol lo w in g i s  c om put e d a s  s how n i n ( 4) .     1 = + 1   ( 4)     S in c e   P   is   a   pe r m ut a ti on  m a tr ix 1 =   is   e qua ll a   pe r m ut a ti on  m a tr ix   a s   s uc h,  th e   ve c to r    1   ha s   th e   s a m e   w e ig ht   a s   e T he r e f or e    c a be   obt a in e by  de c odi n g    1 F in a ll y,     c a be   m ul ti pl ie d   by  1   a s  (  )   1   to  obt a in   .     3.2.   C ir c u la n t   m at r ix   C ir c ul a nt   m a tr ix   is   a   m a tr ix   in   w hi c e a c r ow   r e la ti ve   to   th e   pr e vi ous   r ow   ve c to r   is   r ot a te one   e le m e nt   to   th e   r ig ht   [ 28] T he   pr oduc o f   c ir c ul a nt   m a tr ic e s   is   a ls a   c ir c ul a nt   m a tr ix   a nd  c om m ut a ti ve   [ 29 ] M a tr ix   A   is   a   c ir c ul a nt   m a tr ix   w it e nt r ie s   ge ne r a te f r o m   th e   n - ve c to r   { 1 , 2 , . . . , }   by  c yc li c a ll pe r m ut in g i ts  e nt r ie s , a nd i s  of  t he  f or m  a s  s how n i n ( 5) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A dv A ppl  S c i     I S S N :   2252 - 8814       A  nov e c ir c ul ant  m at r ix - bas e d M c E li e c e  f r am e w o r k  f or   s e c u r e   di gi ta c om m uni c at io n   ( R av ik um ar   I nak ot i )   297   = [ 1 2 1 1 . . . 2 . . . 3 . . . . . . 1 ]   ( 5)     F or  e xa m pl e , w e  de f in e  t he  c ir c ul a nt  m a tr ix  ge ne r a te d by thr e e   e le m e nt s  a s  s how n i n ( 6) .      3 ( , , ) = [ ]   ( 6)     T he   bl oc k   c ir c ul a nt   of   c ir c ul a nt   m a tr ix   (  )   is   a n   M × M   m a tr ix   f or   e ve r y   = 1 , 2 , . . . , T he n   {  1 ,  2 , . . . ,  }   ge ne r a te s   a N   M × N   M   bl oc ks   c ir c ul a nt   m a tr ic e s A e xa m pl e   of   a   bl oc c ir c ul a nt  m a tr ix  ( C ir c B )  f or  ‘ A  de f in e d a s  s how n i n ( 7)   to   ( 9)       = [ 1 2 3 4 5 6 7 8 8 ]   ;      ( 7)      =    ( , , ) = [ ]   ( 8)     W e  ha ve ,     =    ( 1 , 2 , 3 ) = [ 1 2 3 3 1 2 2 3 1 ] ; =    ( 4 , 5 , 6 ) = [ 4 5 6 6 4 5 5 6 4 ] ;   =  ( 7 , 8 , 9 ) = [ 7 8 9 9 7 8 8 9 7 ]   (9 )       4.   M A T E R I A L S  A N D  M E T H O D   I th is   s e c ti on,  th e   c ir c ul a nt   m a tr ix - ba s e M c E li e c e   c r ypt s ys te m   is   pr e s e nt e in   de ta il T he   pr opos e m e th od  us e s   th e   s tr uc tu r e   of   th e   tr a di ti ona M c E li e c e   s c he m e   but   in tr oduc e s   th e   c ir c ul a nt   m a tr ic e s   to   im pr ove   th e   e f f ic a c of   s to r a ge   a nd  c om put a ti on.  T he   M c E li e c e   c r ypt os ys te m   is   ba s e on  th e   di f f ic ul ty   o f   de c odi ng  r a ndom  li ne a r   c ode s of te us in G oppa   c ode s w hi c m a ke s   it   r e s is ta nt   to   qua nt um - ba s e a tt a c k s U s in c ir c ul a nt   m a tr ic e s   a ll ow s   f or   a   r e duc ti on   in   ke y s iz e ,   e nh a nc in th e  s ys te m ' s   pr a c ti c a li ty . T he   pr opos e s ys te m  c on s is ts  of  t hr e e  pha s e s , w hi c h i nc lu de  ke y ge n e r a ti on pha s e e nc r ypt io n pha s e ,   a nd de c r ypt io n pha s e     4.1.   K e ge n e r at io n  p h as e   I th e   M c E li e c e   c r ypt os ys te m k e ge ne r a ti on  in vol ve s   c r e a ti ng  a   publ ic   a nd  pr iv a te   ke pa ir   th r ough  a   G oppa   c ode   ( or   a   c om pa r a bl e   e r r or - c or r e c ti ng  c o de )   a nd  a ppl yi ng  r a ndom  t r a ns f or m a ti ons   to   c onc e a it s   s tr uc tu r e B us in c ir c ul a nt   m a tr ic e s s to r a ge   r e qui r e m e nt s   f or   th e   ge ne r a to r   m a tr ix   a r e   m in im iz e d,  a s   th e   e nt ir e   m a tr ix   c a be   ge ne r a te d   f r om   ju s one  r ow T ge n e r a te   th e   pr iv a te   a nd   publ ic   ke y,   a   c ode   pa r a m e te r   r e pr e s e nt in c ode   le ngt h,  r e pr e s e nt in th e   di m e ns io of   th e   c ode   pa r a m e te r ,   a nd  e r r or   c or r e c ti on  c a pa bi li ty   is   c hos e n.  A f te r   c hoos in th e   pa r a m e te r s th e   bi na r G oppa   c ode   c w it a   ge ne r a to r   m a tr ix  ‘ G  of  s iz e   k   x   n   is  c hos e n.   i)   P r im a r ke ge ne r a ti on t o   c ons tr uc th e   pr iv a te   ke y,  a   ge ne r a to r   m a tr ix   G   is   c r e a te f or   th e   c hos e G oppa   c ode s tr uc tu r e a s   a   c ir c ul a nt   m a tr ix .   F or   e xa m pl e a   ve c to r   v = { v 0 , v 1 , v 2 , , v n 1 }   is   c hos e n   to   ge ne r a te  a   c ir c ul a nt   m a tr ix   G   by  r ot a ti ng  r ow   by  r ow I n a d di ti on  to   G two s e c r e t   m a tr ic e s   S   a nd   P   r e pr e s e nt in a   r a ndom  in ve r ti bl e   k × m a tr ix   us e to   pe r m ut a te   th e   pl a in   te xt   a nd  a   r a ndom  pe r m ut a ti on  m a tr ix   of   s iz e   n × n   th a s c r a m bl e th e   or de r   of   th e   c ode   bi ts   a r e   d e f in e d.  T h e   pr iv a te   ke i s   th e n ge ne r a te d t o c om pos e  t h e  t r ip le   ( G , S , P )   a s  s how n i n ( 10)     = ( , , )   ( 10)     W he r e   G   is   th e   ge ne r a to r   m a tr ix   of   G oppa   c ode   in   c ir c ul a nt   m a tr ix   f or m S   is   th e   s c r a m bl in m a tr ix   to  m a s k t he  s tr uc tu r e  of  ‘ G   a nd ‘ P  i s   th e  pe r m ut a ti on ma tr ix  t o di s gui s e  t he  a r r a nge m e nt  of  t he  c od e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2252 - 8814   I nt  J  A dv A ppl  S c i V ol . 15, No. 1, M a r c h 2026 293 - 302   298   ii)   P ubl ic   ke ge ne r a ti on t he  publi c  ke G   is  c om put e d a s  s how n i ( 11) .     =   ( 11)     B e c a us e   G   is   c ir c ul a nt it   r e qui r e s   m uc le s s   s to r a ge   s p a c e G is   publ is he a s   publ ic   ke y,  w hi le   ( G , S , P )   a r e  ke pt  pr iv a te .     4.2.   E n c r yp t io n   p h as e   T e nc r ypt   a   m e s s a ge   m   us in th e   publ ic   ke G   ge ne r a te in   th e   ke ge ne r a ti on  pha s e   is   r e pr e s e nt e a s   a   bi na r ve c to r   of   le ngt k T he   e n c ode m e s s a ge   c   is   c om put e by   m ul ti pl yi ng  th e   pl a in   m e s s a ge   m   w it th e   publ ic   ke G   a nd  a ddi ng a   r a ndom  e r r or   ve c to r   e   of   w e ig ht   t   w it e xa c tl t   r a ndom   bi ts  s e to  1   a s   s how n i n ( 12) .     = +   ( 12)     T he   e r r or   ve c to r   e   c om pl ic a te s   th e   de c odi ng   pr oc e s s   w it hout   a c c e s s   to   th e   pr iv a te   ke y,  th us   s a f e gua r di ng  th e   c ip he r te xt ' s  s e c ur it y.     4.3.   T r an s m it  t h e   c ip h e r t e xt   T he   f in a e nc r ypt e out put ,   d e not e a s   ' c '   is   s e nt   f r om   th e   s e nde r   to   th e   r e c e iv e r   ove r   th e   c om m uni c a ti on  c ha nne l.   T hi s   c ip he r te xt   ' c '   now   c ont a in s   th e   or ig in a m e s s a g e   f ul ly   e nc ode th r ough  th e   e nc r ypt io a lg or it hm c om bi ne w it a   de li be r a te ly   a dde r a n dom   e r r or   ve c to r   f or   e nha nc e s e c ur it y.  T hi s   tr a ns m is s io s te c om pl e te s   th e   e nc r ypt io pha s e e n s ur in th e   m e s s a ge   r e m a in s   pr ot e c te unt il   pr ope r   de c r ypt io n w it h t he  s ha r e d ke y oc c ur s   a th e  r e c e iv e r ' s  e nd.     4.4.   D e c r yp t io n   p h as e   I th is   pha s e ,   th e   pr im a r ke ( , , )   is   u s e to   d e c r ypt   th e   c ip h e r te xt   T h e   f ir s s te p   in   th is   pha s e  i s  t o undo the p e r m ut a ti on a ppl ie d dur in g t he  e nc r ypt io n by c om put in g ‘ c P 1  a s  s how n i n ( 13) .     = 1 = ( +   )   1 = + 1   ( 13)     A f te r  r e m ovi ng t he  pe r m ut a ti on, t he  s c r a m bl in g m a tr ix  i s  i nve r t e d by mul ti pl yi ng  c   by  S 1   a s  s how n i n ( 14) .     1 = 1 ( + 1 ) =  +   1 1   ( 14)     T he  s te p yi e ld s  a   s c r a m bl e d c ode w or d w it h m in or  e r r or , w hi c h c a n be  r e s ol ve d dur in g e r r or  c or r e c ti on pha s e     4.5.    E r r or   c o r r e c t io n   T o   c or r e c e r r or s   in   th e  s c r a m b le d c o de w or d, t h e  e r r o r - c or r e c t in a lg or it hm   f or   G o pp a  c o de   a s s o c i a t e d   w it h   G   is   us e d   to   de c o d e   mG   a nd   r e c ti f a n e r r or   i nt r odu c e by  e T h e   r e tr i e v e m   is   d e c od e r e s id u a l   e r r or s  a r e  r e m ov e d  f r om  t h e  c od e w or d.   T h e   e r r o r - c or r e c t in g   a lg o r it hm  c on s i s t s  of  t h e  f ol l ow in g   s t e p s .   i)   S yndr om e   c a lc ul a ti on:   in   th is   s ta g e th e   s yndr om e   is   de t e r m in e to   de te c th e   pr e s e nc e   a nd  lo c a ti on  of   e r r or s T he   s yndr om e   s   of f e r s   e s s e nt i a in f or m a ti on  r e ga r d in th e   pos it io ns   of   th e   e r r or s   a nd  is   c a lc ul a te d a s  s how n i n ( 15) .     =   ( 15)     H e r e H   r e pr e s e nt s   t he   pa r it y - c he c m a tr ix   r e l a t e to   t he   G o pp a   c od e a nd  H T   is   i ts   tr a n s po s e s = e H T   be c a u s e   mG H T =   0   if   s = 0 , t h e n  n e r r or s   a r e   pr e s e n a nd  i f   s 0 , i in d ic a t e s  t he  pr e s e n c e  of  e r r or .     ii)   E r r or   lo c a to r   po ly nom ia c a lc ul a to r in   th is   pha s e th e   e r r or   lo c a ti on  is   de te r m in e by  c a lc ul a ti ng  th e   e r r or   lo c a to r   pol yno m ia σ ( x )   us in th e   s yndr om e   c om put e in   th e   s yndr om e   c a lc ul a ti on  pha s e T h e   e r r or  l oc a to r  pol ynomi a he lp s  i de nt if y t he  e r r or   lo c a ti ons , w hi c h i s  de f in e d a s  s ho w n i n ( 16)     ( ) = ( 1 ) = 1   ( 16)     W he r e   X i   a r e   th e   lo c a ti ons   of   th e   e r r or s   in   th e   r e c e iv e v e c to r T de te r m in e   th e   e r r or   lo c a to r   pol ynomi a σ ( x ) w e   us e   a   P a tt e r s on  s yndr om e - ba s e de c odi ng  a lg or it hm   s pe c if ic a ll de s ig ne f or   G oppa  c ode s . F or  e xa m pl e , c ons id e r  a  s im pl e  s c e na r io  w it h t w o e r r or s  l oc a te d a pos it io X 1   a nd  X 2 , t he   e r r or  l oc a to r  pol ynomi a w oul d be  r e pr e s e nt e d a s  s how n i n ( 17) .     ( ) = ( 1 1 ) ( 1 2 ) = 1 ( 1 +   2 ) + 1 2 2   ( 17)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A dv A ppl  S c i     I S S N :   2252 - 8814       A  nov e c ir c ul ant  m at r ix - bas e d M c E li e c e  f r am e w o r k  f or   s e c u r e   di gi ta c om m uni c at io n   ( R av ik um ar   I nak ot i )   299   T he  c oe f f ic ie nt s  of   σ ( x )   c a n be  de te r m in e d f r om  t he  s yndr om e  ve c t or  ‘ s   iii)   S ol vi ng  th e   e r r o r   lo c a to r   po ly nom ia l:   onc e   th e   e r r or   lo c a to r   po ly nom ia ( )   is   obt a in e d,  th e   ne xt   s te is   to   s ol ve   it   to   id e nt if th e  e r r or   pos it io ns F in di ng  th e   r oot s   of   ( ) = 0   r e ve a ls   th e   lo c a ti ons   X i   of   th e   e r r or s T he s e   r oot s   c a be   f ound  th r ough  di f f e r e nt   a lg e br a ic   m e th ods   ta il or e to   th e   f in it e   f ie ld   u ti li z e d   by t he   G oppa  c ode . F or  e xa m pl e    ( ) = 1  1   f or  a  s in gl e  e r r o r  a pos it io n   X 1 , s ol vi ng  ( ) = 0   im m e di a te ly  gi ve s   = 1 .   iv )   C a lc ul a ti ng  th e   e r r or   m a gni tu de a f te r   pi npoi nt in e r r or   pos it io ns e r r or   m a gni tu de s   c a be   de te r m in e d.  I G oppa   c ode s e r r or s   a r e   ge ne r a ll bi na r ( 0   or   1) m e a ni n th e   e r r or   ve c to r   e   ha s   non - z e r va lu e s   onl a th e   s p e c if ie e r r or   lo c a ti ons T he   e r r or   ve c to r   e   is   c o ns tr uc te by  s e tt in th e   id e nt if ie e r r or   pos it io a s   1.  W h e m ul ti pl e   e r r or s  a r e   pr e s e nt e a c id e nt if ie d pos it io in   th e   v e c to r   is   a s s ig ne d a   va lu e   of  1, w it h a ll  ot he r  pos it io ns  l e f a s  0.   v)   C or r e c ti ng  th e   e r r or s   a nd   r e tr ie vi ng  th e   or ig in a m e s s a ge i th is   pha s e th e   e r r or s   in   th e   r e c e iv e c ip he r te xt  ‘ c  a r e  c or r e c te d us in g t he  i de nt if ie d e r r or  ve c to r  ‘ e  a s  s how n i n ( 18)     =   ( 18)     T hi s   pr oduc e s   th e   c ode w or mG w hi c a ll ow s   u s   to   r e c ov e r   t he   or ig in a m e s s a ge   m   by  a ppl yi ng  s ta nda r d de c odi ng me th ods  u s e d f or  l in e a r  c ode s     4. 6.   S e c u r it an al ys is  of  t h e   M c E li e c e   c r yp t os y s t e m     A a na ly s is   of   th e   M c E li e c e   c r ypt os ys te m   us in c ir c ul a nt   m a tr ic e s   e va lu a te s   it s   r e s il ie nc e   a ga in s t   va r io us   a tt a c ks a nd  m or e   s pe c if ic a ll y ,   th os e   w hi c a r e   e na bl e by  pr ope r ti e s   of   c ir c ul a nt   m a tr ic e s A lt hough   im pr ovi ng  s to r a ge   e f f ic ie nc y,  th e r e   a r e   pa r ti c ul a r   di f f ic ul ti e s   in tr oduc e by  th e   us e   of   c ir c ul a nt   m a tr ic e s T he   M c E li e c e   c r ypt os ys te m be in a   s ta nda r a ppr oa c h,  ta ke s   a dv a nt a ge   of   th e   di f f ic ul ty   of   r a ndoml de c odi ng   li ne a r  c ode s   M or e   s p e c if ic a ll y,  f or   a   r a ndoml s e l e c te g e ne r a to r   m a tr ix   G th e   ta s k   of   r a ndoml li ne a r   c ode   de c odi ng  ( de c odi ng  a   r a ndoml li ne a r   c ode na m e ly   f in di ng  th e   in it ia m e s s a ge   a nd  th e   e r r or   a dde d)   w it hout   th e   pr iv a te   ke is   di f f ic ul t.   G oppa   c ode s   a r e   c ho s e due   to   th e ir   im pr ove e r r or   c or r e c ti on  a nd  r e s il ie nc e   to   e f f ic ie nt  de c odi ng a lg or it hm s  a nd, mor e  s pe c if ic a ll y, t o t hos e  i nt r oduc e d by qua nt um  t hr e a ts . I n t he  M c E li e c e   c r ypt os ys te m s e c ur it a ga in s pot e nt i a a tt a c k s   is   a c hi e ve by   ut il iz in th e   a r r a nge m e nt   of   G oppa   c ode   a nd   two  pr iv a te   tr a ns f or m a ti ons f ir s t ly by  a ppl yi ng  a in ve r ti bl e   r a ndom  m a tr ix   S   f or   di s tu r bi ng  th e   in it ia l   m e s s a ge ,   a nd  s e c ondl by  ut il iz in a   pe r m ut a ti on  m a tr ix   P   f or   r a ndoml r e a r r a ngi ng  c ode   pos it io ns A dopt in c ir c ul a nt   m a tr ic e s   in   th e   M c E li e c e   c r ypt os ys te m   a lt e r s   th e   publ ic   ke G′ r e qui r in a   c a r e f ul   a s s e s s m e nt  of  a ny vulne r a bi li ti e s  r e la t e d t o c ir c ul a nt  m a tr ix  c ha r a c te r is ti c s .     4. 7   S e c u r it y of  t h e   c ir c u la n t  m at r ix  b as e d   Mc E li e c e   c r yp t o  s ys t e m   F ir s of   a ll th e   us e   of   c ir c ul a nt   m a tr ic e s   he lp s   to   m in im iz e   t he   s iz e   of   th e   ke y.  I a l s im pos e s   a   pa tt e r on  th e   ge n e r a to r   m a tr ix   th a m ig ht   a f f e c s e c ur it y.  I t hi s   s e c ti on,  w e   e xa m in e   th e   pr im a r ty pe s   of   a tt a c ks  i n de ta il , f oc us in g pa r ti c ul a r ly  on how the  ut il iz a ti on of   a  c ir c ul a nt  m a tr ix  i nf lu e nc e s  t he m .     4.7.1.  S t r u c t u r al   at t ac k   T hi s   ty pe   of   a tt a c tr ie s   to   f in d   pa tt e r ns   in   th e   pub li c   ke G   to   f ig ur e   out   th e   pr iv a te   ke y.  S in c e   a   c ir c ul a nt   m a tr ix   G   ha s   a   r e pe a ti ng,  c ir c ul a r   s tr uc tu r e a n   a tt a c k e r   m ig ht   us e   th is   to   tr a nd  r e bui ld   th e   m a tr ix T s to th is a   r a ndom  pe r m ut a ti on  m a tr ix   is   us e to   m ix   up   t he   c ir c ul a r   pa tt e r o f   G m a ki ng  it   ha r d   to   s e e   th e   s tr uc tu r e A ls o,  a not he r   r a ndom  m a tr ix   S   is   us e to   m ix   u e a c r ow   of   th e   ge ne r a to r   m a tr ix   G hi di n g   th e   c ir c ul a nt   pa tt e r e ve m or e A s   a   r e s ul t,   th e   publ i c   ke G = S G P   doe s n' s how   th e   c ir c ul a nt   na tu r e   of   G m a ki ng t hi s  t ype  of  a tt a c k l e s s  e f f e c ti ve     4.7.2.  K n ow n   p la in t e xt  at t ac k   I a   known - pl a in te xt   a tt a c k,  a a dve r s a r m a obt a in   pa ir s   of   pl a in te xt s   a nd  c ip he r te xt   m e s s a ge s   a nd  tr y   to   ut il iz e   th is   da ta   to   r e tr ie ve   th e   pr iv a te   ke y.  F or   e xa m pl e le t’ s   a s s um e   th e   a tt a c ke r   pos s e s s e s   th e   m e s s a ge  m   a nd i ts  c or r e s ponding c ip he r te xt  ‘ c  i s  a s  s how n i n ( 1 9) .     = +     ( 19)     W he r e   e   is   a e r r or   ve c to r   of   a   known  w e ig ht   I f   a a tt a c ke r   ga th e r s   e nough  pa ir s   ( m ,   c ) th e c oul d   a tt e m pt  t o s ol ve  f o r   G H ow e ve r , s in c e  G  pr im e  e qua ls   S G P , t he y s ti ll  ne e d t o s e pa r a te  out  ‘ S   a nd  ‘ P , w hi c is   ha r to   do  be c a us e   m a tr ix   ope r a ti ons   a r e   c om pl e x a nd  th e r e  a r e   e xt r a   e r r or s T he   s e c ur it c om e s   f r om   how   ha r it   is   to   de c ode   a   li ne a r   c ode   a nd  f in th e   e xa c e r r o r   ve c to r   ' e '   w it hout   knowing  th e   p r iv a te   ke m a tr ic e s   S   a nd ‘ P   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2252 - 8814   I nt  J  A dv A ppl  S c i V ol . 15, No. 1, M a r c h 2026 293 - 302   300   4.7.3.  D e c od in at t ac k   A   de c o di ng  a t ta c tr ie s   to   ge th e   or ig in a m e s s a g e   m   by  s ol vi ng  th e   e qu a ti on  c = m G + e   di r e c tl y I th is   pr oc e s s ,   bot h   m   a nd  e   n e e d   to   be   f o und  w he G   a nd  c   a r e   k now n.   T he   pr obl e m   i s   h a r b e c a us e   de c od in a   r a ndom   li ne a r   c ode   is   a n   N P - h a r t a s k w hi c h   is   w hy  M c E li e c e   c r ypt o s y s te m   is   s e c ur e E v e n   th ough   us i ng  a   c ir c ul a nt   m a tr ix   f or   G   m i ght   m a ke   it s   s tr uc tu r e   e a s ie r   to   g ue s s th e   m a tr ic e s   S   a nd  P m ix   up   th e   s tr uc tu r e ,   hi di ng  it   f r om   a tt a c k e r s .   T he   S te r n   a lg or it hm   a n ot h e r   in f or m a ti on - s e t   de c odi ng  m e th o ds   a r e   a m ong  th e   be s w a ys   to   tr a nd  s o lv e   th i s   pr obl e m H o w e v e r th e s e   m e th ods   a r e   not   pr a c ti c a f or   la r g e   c od e   s iz e s   li ke   n   =2 , 048 without  knowi ng  pr iv a te  ke m a tr ic e s   S   a nd   P T h e   c od e   p a r a m e te r s   n   a nd  t   a r e   c ho s e n   s o t h a e ve n  t he   be s d e c o di ng m e th od s   w oul ne e d t oo  m uc h c o m put in g p ow e r , e v e n f or   qua nt um  c om put e r s .       4.7 .4.   Q u an t u m   at t a c k   Q u a nt um   c om p ut e r s   c a n   s o lv e   c e r t a in   m a t h   pr obl e m s   m uc f a s t e r   th a n   r e g ul a r   c o m p ut e r s ,   s om e ti m e s   th ou s a n d s   or   m il li on s   o f   ti m e s   q ui c k e r A   pr o m in e n e xa m pl e   i s   S h or ' s   a lg or it hm w hi c e f f ic i e nt l a ddr e s s e s   th e   in te ge r   f a c to r i z a ti on   pr o bl e m r e n de r in g   R S A   a nd   E C C   s u s c e pt ib l e   to   qu a n tu m   a tt a c k s .   H o w e v e r ,   d e c odi ng   r a n dom   li ne a r   c ode s   ( t h e   f oun da ti o of   th e   M c E li e c e   c r ypt o s ys te m )   r e m a in s   c ha ll e n gi n e v e n   f or   q ua nt u m   c om put e r s .   G r ov e r ' s   a l gor it h m kn ow n   f or   a c c e le r a t in br ut e - f o r c e   s e a r c h,   i s   no p a r t ic ul a r ly   e f f e c t iv e   i th i s   c on te xt ,   a s   th e   de c o di ng  pr o bl e m   d o e s   n ot   e a s il y   a ll o w   f or   br ut e - f or c e   a ppr oa c he s .   I n   th e   M c E li e c e   c r y pt o s y s te m t he   d e c odi ng   pr o bl e m   r e m a i ns   di f f ic ul t   b e c a u s e   of   th e   va s t   nu m b e r   of   p os s ib l e   e r r or   v e c to r s   e ,   w hi c h  G r ov e r ' s   a l gor i th m  a lo n e   c a n not  e f f ic ie nt l y r e d uc e .     4.7.5.  D u al - c od e  at t ac k   I dua l - c ode   a tt a c ks a a dve r s a r tr ie s   to   le ve r a ge   in f o r m a ti on  f r om   th e   dua c ode   of   th e   publ ic   c ode w hi c h   c ons i s ts   of   v e c to r s   or th ogona l   to   a ll   c ode w or ds   i W it c ir c ul a nt   m a tr ic e s ,   th e   s tr uc tu r e   of   th e  dua c ode  m a y be  m or e  p r e di c ta bl e . T he  s c r a m bl in g pr ovi d e d by    a nd    pr e s e r ve s  t he  r a ndomne s s  of  t he   publ ic   c ode     a nd   it s   dua l,   e ns ur in th a du a l - c ode   a tt a c k s   a r e   no  m or e   e f f e c ti ve   th a th e a r e   a ga in s th e   tr a di ti ona M c E li e c e  c r ypt os ys te m .       5.   P E R F O R M A N C E   C O M P A R I S O N   O F   T R A D I T I O N A L   M C E L I E C E   A N D   T H E   C I R C U L A N T   M A T R I X - B A S E D  M C E L I E C E   T he   pe r f or m a nc e   e va lu a ti on  of   th e   M c E li e c e   c r ypt os ys te m   ut il iz in c ir c ul a nt   m a tr ic e s   ve r s us   th e   tr a di ti ona M c E li e c e   c r ypt os ys te m   c e nt e r s   on  th r e e   ke f a c to r s ke s iz e e nc r ypt io a nd  de c r ypt io s pe e d,   a nd  s e c ur it le ve is   s how in   T a bl e   1.   T he   M c E li e c e   c r ypt os ys te m   a c hi e ve s   s ig ni f ic a nt   a dva nt a ge s   ove r   c onve nt io na publ ic   ke c r ypt ogr a phy  in   bot ke s iz e   a nd  e nc r ypt io s pe e by  im pl e m e nt in c ir c ul a nt   m a tr ic e s m a ki ng  it   ve r pr a c ti c a l.   T he   c ir c ul a nt   m a tr ix   s tr uc tu r e   a ls in tr oduc e s   m in or   vul ne r a bi li ty   to   s om e   a tt a c ty pe s ;   how e ve r ,   us in s uf f ic ie nt   s c r a m bl in m e th ods   a lo ng  w it pr ope r   pa r a m e te r   s e le c ti on   a ll ow s   f or   th e   s e c ur it of   th e   s ys te m   to   r e m a in   in ta c t.   T hus ,   it   pr ovi de s   a   good  b a la nc e   be twe e n   s e c ur it a nd   pe r f or m a nc e us e f ul   f or   a ppl ic a ti ons   w he r e   s to r a ge   a nd  c om put a ti ona r e s our c e s   ne e to   be   m in im a l,   f or   e xa m pl e ,   in te r ne of  t hi ngs   ( I oT )   de vi c e s  a nd mobi le  A pp s .       T a bl e  1. C om pa r is on of   tr a di ti ona l   M c E li e c e   a nd  th e  c ir c ul a nt   m a tr ix - ba s e d   M c E li e c e   M e t r i c   T r a di t i ona l  M c E l i e c e   C i r c ul a nt   m a t r i x - ba s e M c E l i e c e   I m pr ove m e nt   f a c t or   P ubl i c   ke y s i z e   ~ 256 K B   ~ 256 byt e s   ~1 , 000x r e duc t i on   E nc r ypt i on  s pe e d   O ( k×n)   O ( nl ogn)   F a s t e r  e nc r ypt i on w i t h F F T   D e c r ypt i on  s pe e d   C om pa r a bl e   C om pa r a bl e   S i m i l a r   S e c ur i t l e ve l   V e r st r ong   S t r ong, s l i ght  t he or e t i c a l  r i s k i f  uns c r a m bl e d   P r a c t i c a l l y c om pa r a bl e       6.   C O N C L U S I O N   T hi s   i s   a   pa pe r   de s c r ib in a a lt e r na ti ve   im pl e m e nt a ti on  of   t he   M c E li e c e   c r ypt ogr a phi c   a lg or it hm   th a ut il iz e s  c ir c ul a nt  m a tr ix  r e pr e s e nt a ti ons . O ne  of  t he  w e a kne s s e s  a s s o c ia te d w it h us in g t hi s  t ype  of  s ys te m   is   th a it   of te r e qui r e s   ve r la r ge c om pl e k e s iz e s   to   pr ovi de   hi gh  le ve ls   of   s e c ur it y.  T he   a ut hor s   of   th is   pa pe r   di s c us s   how   va r io us   pr ope r ti e s   of   c ir c ul a nt   m a tr ic e s   a l lo w   f or   th e   de ve lo pm e nt   of   s m a ll e r   ke s i z e   w hi le   s ti ll   pr ovi di ng  a de qua te   pr ot e c ti on  f o r   m e s s a ge s   s e nt   vi a   s e c ur e   c ha nne ls B de c r e a s in th e   ke s iz e s   a s s oc ia t e d w it h t he  M c E li e c e  c r ypt ogr a phi c  a lg or it hm , t he  a ut h or s  be li e ve  t he ir  w or k w il a ll ow  f or   im pr ove d   a dopt io of   th e   a lg or it hm   in   c ont e m por a r di gi ta l   de vi c e s ,   in c lu di ng  th os e   c onne c te to   th e   I oT ,   a s   w e ll   a s   m obi le   de vi c e s   us in g   w ir e le s s   ne twor k s A lt hough  c onc e r ns   r e ga r di ng  w e a kne s s e s   in   c ir c ul a nt   s tr uc tu r e s   pe r s is t,   th e   us e   of   pr iv a te   pe r m ut a ti ons   a nd  s c r a m bl in m a tr ic e s   m in im iz e s   th e s e   r is ks T hi s   of f e r s   th e   s e c ur it of   th e   s ys te m   a ga in s bot r e gul a r   a nd  qua nt um   a tt a c ks F ut ur e   r e s e a r c c oul im pr ove   th is   m e th od   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A dv A ppl  S c i     I S S N :   2252 - 8814       A  nov e c ir c ul ant  m at r ix - bas e d M c E li e c e  f r am e w o r k  f or   s e c u r e   di gi ta c om m uni c at io n   ( R av ik um ar   I nak ot i )   301   by  c hoos in be tt e r   pa r a m e te r s   a nd   te s ti ng  it   in   r e a l - w or ld   s it ua ti ons G iv e th e   r is in th r e a ts   po s e by   qua nt um   c om put in g,  c ont in ue e xpl or a ti on  of   s tr uc tu r e but   s e c ur e   c r ypt ogr a phi c   f r a m e w or ks   is   e s s e nt ia to   e ns ur e  l ong - te r m  da ta  s e c ur it y.       F U N D I N G  I N F O R M A T I O N   A ut hor s  s ta te  no f undi ng i nvol ve d.       A U T H O R  C O N T R I B U T I O N S  S T A T E M E N T   T hi s   jo ur na us e s   th e   C ont r ib ut or   R ol e s   T a xonomy  ( C R e di T )   to   r e c ogni z e   in di vi dua l   a ut hor   c ont r ib ut io ns , r e duc e  a ut hor s hi p di s put e s a nd f a c il it a te  c ol la bo r a ti on.      N am e  o f  A u t h or   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   R a vi kum a r  I na kot i                               J a m e s  S te phe n   M e ka                               P a da la   V e nka ta   G opa la   D ur ga  P r a s a d R e ddy                                 C     C onc e pt ua l i z a t i on   M     M e t hodol ogy   So     So f t w a r e   Va     Va l i da t i on   Fo     Fo r m a l  a na l ys i s   I     I nve s t i ga t i on   R     R e s our c e s   D   :   D a t a  C ur a t i on   O   :   W r i t i ng  -   O r i gi na l  D r a f t   E   :   W r i t i ng  -   R e vi e w  &   E di t i ng   Vi     Vi s ua l i z a t i on   Su     Su pe r vi s i on   P     P r oj e c t  a dm i ni s t r a t i on   Fu     Fu ndi ng a c qui s i t i on         C O N F L I C T  O F  I N T E R E S T  S T A T E M E N T   A ut hor s   s ta te  no c onf li c of  i nt e r e s t.       D A T A  A V A I L A B I L I T Y   T he  a ut hor s  c onf ir m  t ha da ta  s uppor ti ng t he  f in di ngs  of  t hi s  s tu dy a r e  a va il a bl e  w it hi n t he  a r ti c le .       R E F E R E N C E S   [ 1]   M L .   - G a r c í a   a nd  E C .   - N a va r r o,  P os t - qua nt um   a ut he nt i c a t i on  f r a m e w or ba s e on  i r i s   r e c ogni t i on  a nd  hom om or phi c   e nc r ypt i on,”   I E E E  A c c e s s , vol . 13, pp. 155015 155030, 2025, doi :  10.1109/ A C C E S S .2025.3605676.   [ 2]   E B i nda l   a nd  A .   K S i ngh,   S e c ur e   a nd  c om pa c t :   ne w   va r i a nt   o f   M c E l i e c e   c r ypt os ys t e m ,”   I E E E   A c c e s s vol 12,    pp. 35586 35596, 2024, doi :  10.1109/ A C C E S S .2024.3373314.   [ 3]   K I w a m ur a   a nd  A .   A A M K a m a l S e c ur e   us e r   a ut he nt i c a t i on  w i t i nf or m a t i on  t he or e t i c   s e c ur i t us i ng  s e c r e t   s ha r i ng - ba s e s e c ur e  c om put a t i on,”   I E E E  A c c e s s , vol . 13, pp. 9015 9031, 2025, doi :  10.1109/ A C C E S S .2025.3526632.   [ 4]   H A S ha r a t h,  J V r i nda va na m S D a na a nd  S N P r a s a d,  Q ua nt um - r e s i l i e nt   c r ypt ogr a phy:   a   s ur ve on  c l a s s i c a l   a nd  qua nt u m   a l gor i t hm s ,”   I E E E  A c c e s s , vol . 13, pp. 172854 172877, 2025, doi :  10.1109/ A C C E S S .2025.3612982.   [ 5]   O . A l i br a hi m , “ U nve i l i ng S a m s ung  qua nt um   G a l a xy:   s e c u r i ng s m a r t phone s  w i t h qua nt um  a nd pos t - qua nt um  c r ypt ogr a phy,”   I E E E   A c c e s s , vol . 13, pp. 73202 73218, 2025, doi :  10.1109/ A C C E S S .2025.3563826.   [ 6]   Z Z .   S un  e t   a l . ,   Q ua nt um   bl oc kc ha i r e l yi ng   on  qua nt um   s e c ur e   di r e c t   c om m uni c a t i on  ne t w or k,”   I E E E   I nt e r ne t   of   T hi ngs   J our nal , vol . 12, no. 10, pp. 14375 14385, 2025, doi :  10.1109/ J I O T .2025.3526 443.   [ 7]   J . O D.   M or a l , A .   D.   i O l i us ,  G . V i da l ,  P . M C r e s po,  a nd J . E . M a r t i ne z C ybe r s e c ur i t y i n c r i t i c a l  i nf r a s t r uc t ur e s :   a   po s t - qua nt um   c r ypt ogr a phy  pe r s pe c t i ve ,”   I E E E   I nt e r ne t   of   T hi ngs   J our nal vol 11,  no.  18,  pp.  30217 30244,  2024,     doi :  10.1109/ J I O T .2024.3410702.   [ 8]   E F a t ha l l a   a nd  M A z a b,   B e yond  c l a s s i c a l   c r ypt ogr a phy:   a   s y s t e m a t i c   r e vi e w   of   pos t - qua nt um   ha s h - ba s e s i gna t ur e   s c he m e s ,   s e c ur i t y, a nd opt i m i z a t i ons ,”   I E E E  A c c e s s , vol . 12, pp. 175969 175987, 2024, doi :  10.1109/ A C C E S S .2024.3485602.   [ 9]   K W a ng,  J D ong,  S W a ng,  Z Y ua n,  L S ha a nd   F X i a o,  R S A K A - V D T :   de s i gni ng  r e l i a bl e   a nd  pr ova bl s e c ur e   a ut he nt i c a t e d   ke a gr e e m e nt   s c h e m e   f or   ve hi c ul a r   di gi t a l   t w i ne t w or ks ,”   I E E E   T r ans ac t i ons   on  V e hi c ul ar   T e c hnol ogy vol 74,  no.   8,     pp. 12330 12346, 2025, doi :  10.1109/ T V T .2025.3552481.   [ 10]   X R e n   e t   al . ,   B ui l di ng  r e s i l i e nt   W e 3.0  i nf r a s t r uc t ur e   w i t h   qua nt um   i nf o r m a t i on  t e c hnol ogi e s   a nd  bl oc kc ha i n:   a a m bi l a t e r a l   vi e w ,”   P r oc e e di ngs  of  t he  I E E E , vol . 112, no. 11, pp. 1686 1715, 2024, doi :  10 .1109/ J P R O C .2024.3520803.   [ 11]   K S S hi m B K i m a nd  W L e e R e s e a r c on  qua nt um   ke y,  di s t r i but i on  ke a nd  pos t - qua nt um   c r ypt ogr a phy  ke a ppl i e pr ot oc ol s   f or   da t a   s c i e n c e   a nd   w e s e c ur i t y,”   J ou r nal   of   W e E ngi ne e r i ng vol 23,   no.  6,  pp.  813 830,   2024,     doi :  10.13052/ j w e 1540 - 9589.2365.   [ 12]   B C hou dh ur y,   A .   H ot a ,   M .   K a r m a ka r ,  S .   S a ha ,   A . N a g , a nd  S .   N a ndi ,   A   c o m p r e he ns i ve   s u r v e y   on  pr e  ve r s us  pos t  qua nt um   s e c ur i t s c he m e s   f o r  5 G - e na bl e I o T  a p pl i c a t i o ns ,”   I E E E  A c c e s s ,  vo l .  1 3,  pp . 1 59 305 1 59 333 , 2 02 5,  do i :  10 .1 109 / A C C E S S .2 025 .3 608 62 3.   [ 13]   S B a j r i ć E na bl i ng  s e c ur e   a nd  t r us t w or t hy  qua nt um   ne t w or ks :   c ur r e nt   s t a t e - of - t he - a r t ke c ha l l e nge s a nd  pot e nt i a l   s ol ut i ons ,   I E E E  A c c e s s , vol . 11, pp. 128801 128809, 2023, doi :  10.1109/ A C C E S S .2023.3333020.   [ 14]   J Z ha ng,   F Z ha ng,  a nd  X .   H ua ng,  T he or y   a nd  a ppl i c a t i ons   of   s e que nt i a l l t hr e s hol publ i c - ke c r ypt ogr a phy:   pr a c t i c a l   pr i va t e   ke s a f e gua r di ng  a nd  s e c ur e   us e   f or   i ndi vi dua l   us e r s ,”   I E E E   T r ans ac t i ons   on  I nf or m at i on  F or e ns i c s   and  Se c ur i t y vol 20 ,     pp. 3220 3233, 2025, doi :  10.1109/ T I F S .2025.3552202.   [ 15]   H W e e t   al . S e c ur e   opt i c a l   i m a ge   c om m uni c a t i on  us i ng  doubl e   r a ndo m   t r a ns f or m a t i on  a nd  m e m r i s t i ve   c ha os ,”   I E E E   P hot oni c s  J our nal , vol . 15, no. 1, pp. 1 11, 2023, doi :  10.1109/ J P H O T .2022.32 33129.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2252 - 8814   I nt  J  A dv A ppl  S c i V ol . 15, No. 1, M a r c h 2026 293 - 302   302   [ 16]   M . E l - H a de dy, A . A be l i a n, K L e e B . N C he ng, a nd W . - M . H w u, “ A N U B I S :   hybr i d F P A A - F P G A  a r c hi t e c t ur e  f or  e nt r opy - ba s e d   t r ue   r a ndom   num be r   ge ne r a t i on  i s e c ur e   U A V   c om m uni c a t i on,”   I E E E   E m be dde Sy s t e m s   L e t t e r s vol 17,  no.  3,   pp.  164 167,   2025, doi :  10.1109/ L E S .2024.3510365.   [ 17]   M A K ha e t   al . A i m pr ovi s e c e r t i f i c a t e - ba s e pr oxy  s i gna t ur e   us i ng  hype r e l l i pt i c   c ur ve   c r ypt ogr a phy  f or   s e c ur e   U A V   c om m uni c a t i ons ,”   I E E E   T r ans ac t i ons   on  I nt e l l i ge nt   T r ans por t at i on  Sy s t e m s vol 26,  no.  4,   pp.  5264 5275,   2025,    doi :  10.1109/ T I T S .2024.3524575.   [ 18]   A G i or ge t t i   e t   al . G e ne r a l i z e qua nt um - a s s i s t e di gi t a l   s i gna t ur e   s e r vi c e   i a S D N - c ont r ol l e qua nt um - i nt e gr a t e opt i c a l   ne t w or k,”   J our nal   of   O pt i c al   C om m uni c at i ons   and  N e t w o r k i ng vol 17,  no.  2,  pp.  A 155 -- A 164,  2025,     doi :  10.1364/ J O C N .534089.   [ 19]   P K M a duni I B yun,  J S e o,  a nd  K K o,  H ybr i qua nt um - s a f e   c r ypt ogr a phi c   s c he m e   w i t s e c ur e   ke e xc ha ng e   a nd  s i gna t ur e   s c he m e ,”   I E E E  A c c e s s , vol . 13, pp. 147650 147665, 2025, doi :  10.1109/ A C C E S S .2025.3600068.   [ 20]   Y H a r i pr a s a d,  S S I ye nga r a nd  N K C ha udha r y,  S e c ur i ng  t he   f ut ur e :   a dva nc e e nc r ypt i on  f or   qua nt um - s a f e   vi de t r a ns m i s s i on,”   I E E E  T r ans ac t i ons  on C ons um e r  E l e c t r oni c s , vol . 71, no. 1, pp.  140 153, 2025, doi :  10.1109/ T C E .2024.3473542.   [ 21]   V P une ya ni   a nd  K V   B ha t Q ua nt um - r e s i s t a nt   bl oc kc ha i pr ot oc ol s   f or   s e c ur e   t r a ns a c t i ons ,”   I E E E   A c c e s s vol 13,     pp. 108984 108991, 2025, doi :  10.1109/ A C C E S S .2025.3581955.   [ 22]   K B A K um a r L S M ohi t h,  K J a i n,  P K r i s hna n,  N V e nka t a c ha l a m a nd  R B uyya P os t - qua nt um   c r ypt ogr a phy - ba s e d   m ul t i m e di a   e nc r ypt i on  c om m uni c a t i on  s c he m e   i I oT   c on s um e r   e l e c t r oni c s ,”   I E E E   T r ans ac t i ons   on  C ons um e r   E l e c t r oni c s   vol . 71, no. 2, pp. 4995 5006, 2025, doi :  10.1109/ T C E .2025.3572949.   [ 23]   S H us s a i n,  A T uf a i l H .   A A G N a i m ,   M A K ha n,  a nd  G B a r b,   E va l ua t i o of   c om put a t i ona l l y   e f f i c i e nt   i de nt i t y - ba s e pr oxy  s i gna t ur e s ,”   I E E E  O pe n J our nal  of  t he  C om put e r  Soc i e t y , vol . 6, pp. 846 861,  2025, doi :  10.1109/ O J C S .2025.3573638.   [ 24]   A S ha r m a   a nd  S R a ni P os t - qua nt um   c r ypt og r a phy  ( P Q C )  f or  I oT - c ons um e r  e l e c t r oni c s   de vi c e s   i nt e gr a t e w i t de e l e a r ni ng,”   I E E E  T r ans ac t i ons  on C ons um e r  E l e c t r oni c s , vol . 71, no. 2, pp. 4925 4933, 20 25, doi :  10.1109/ T C E .2025.3569904.   [ 25]   S L B i r ha nu,  M G ha di m i Y H a i P S e e l i ng,  R B a s s ol i a nd  F H P F i t z e k,  A   s ur ve of   c ont i nuous   va r i a bl e   qua nt um   ke di s t r i but i on i n qua nt um  c om m uni c a t i on,”   I E E E  A c c e s s , vol . 13, pp. 166027 166061, 2025, doi :  10.1109/ A C C E S S .2025.3610519.   [ 26]   K S ut r a dha r A   qua nt um   c r ypt ogr a phi c   p r ot oc ol   f or   s e c ur e   ve hi c ul a r   c o m m uni c a t i on,”   I E E E   T r ans ac t i ons   on  I nt e l l i ge nt   T r ans por t at i on Sy s t e m s , vol . 25, no. 5, pp. 3513 3522, 2024, doi :  10.1109/ T I T S .2023.3322728.   [ 27]   R Z ha ng,  L Z ha ng,  K . - K R C hoo,   a nd  T C h e n,  D yna m i c   a ut he nt i c a t e a s ym m e t r i c   gr oup  ke a gr e e m e nt   w i t s e nde r   non - r e pudi a t i on  a nd  pr i va c f or   gr oup - o r i e nt e a ppl i c a t i ons ,”   I E E E   T r ans ac t i ons   on  D e pe ndabl e   and  Se c u r e   C om put i ng vol 20 ,     no. 1, pp. 492 505, 2023, doi :  10.1109/ T D S C .2021.3138445.   [ 28]   V . K um a r   e t  al . , “ D e s i gn of   s e c ur e  a nd  e f f i c i e nt  f r a m e w or k f or  ve hi c ul a r  di gi t a l  t w i n ne t w or ks  us i ng E C C ,”   I E E E  A c c e s s , vol . 12,   pp. 194352 194366, 2024, doi :  10.1109/ A C C E S S .2024.3511654.   [ 29]   D S C P ut r a nt o,  R W W a r dha ni H T L a r a s a t i a nd  H K i m S pa c e   a nd  t i m e - e f f i c i e nt   qua nt um   m ul t i pl i e r   i pos t   qua nt um   c r ypt ogr a phy e r a ,”   I E E E  A c c e s s , vol . 11, pp. 21848 21862, 2023, doi :  10.1109/ A C C E S S .2023.3252504.       B I O G R A P H I E S  O F  A U T H O R S       Ravikumar In akoti           is pursuing his Ph. D. in the De partment of  Co mputer Scie nce  and Sys tems En gineering  at Andh ra Univers ity, Vi sakhapatn am ,   and c ompleted his M.Tech .   in  2015  from  Pydah  College  of  Engineering.   He  worked  as  an  as sistant  professor  in  the   Department  of  Computer  Science  and   Engineering  at  Welfare   Insti tute  of  Technology  and   Management,  Visakhapatnam,  India.  His  researc interests   include  w ireless  sensor  network s big  data  analytics,  computer  networks,  network  security and  MANE Ts.  He  can  be  contacted   at email : ravirk1 228@ gmail.co m.         James  Stephen   Meka          is  respected  academician,   currently  serving  as  the   national  chair  professor  at  the  Dr.  B.R.  Ambedkar  Chair,  Andhr University,  under  the  Ministry  of  Social  Justice   and   Empowerment,   Government  of   India.  Academically,  he  holds  a   Ph.D.  in  Computer  Science  and   Systems  Engine ering   from  Andhra   Univer sity,  along  with   multiple  Master’s  degrees in MCA   and   M.Phil.   (CS),  M.Div., M.B.A.,  and M.Tech.   (CST).  He   can be cont acted at em ail: j amessteph enm@ gmail.co m.         Padala  Venkata  Gopala  Durga  Prasad  Reddy           is  senior  pr ofessor  in  the  Department  of  Computer  Science  and  Systems  Engineering,  Andhra  University,  Visakhapatnam,  India ,   where  he  previously  worked  as   Vice - Chanc ellor.  He  produced  more   than  60  Ph.D’s  and   published  more  than   250  quality  r esearch  articl es.  He  owns  more   than     15  patents  and  copyrights .   His  research  interests   include  mac hine  learning,  artificial  intelligenc e,  IoT ,   and  wireless  networks He  can  be   contacted  at  email:  prasadreddy.vizag@gmail.com.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.