mirror of
https://github.com/arnaucube/phantom-zone.git
synced 2026-01-09 15:41:30 +01:00
Add short int and more gates
This commit is contained in:
@@ -636,7 +636,6 @@ struct BoolPbsInfo<M: Matrix, Ntt, RlweModOp, LweModOp> {
|
|||||||
rlwe_modop: RlweModOp,
|
rlwe_modop: RlweModOp,
|
||||||
lwe_modop: LweModOp,
|
lwe_modop: LweModOp,
|
||||||
embedding_factor: usize,
|
embedding_factor: usize,
|
||||||
nand_test_vec: M::R,
|
|
||||||
rlwe_qby4: M::MatElement,
|
rlwe_qby4: M::MatElement,
|
||||||
rlwe_auto_maps: Vec<(Vec<usize>, Vec<bool>)>,
|
rlwe_auto_maps: Vec<(Vec<usize>, Vec<bool>)>,
|
||||||
parameters: BoolParameters<M::MatElement>,
|
parameters: BoolParameters<M::MatElement>,
|
||||||
@@ -715,6 +714,12 @@ where
|
|||||||
{
|
{
|
||||||
pbs_info: BoolPbsInfo<M, Ntt, RlweModOp, LweModOp>,
|
pbs_info: BoolPbsInfo<M, Ntt, RlweModOp, LweModOp>,
|
||||||
scratch_memory: ScratchMemory<M>,
|
scratch_memory: ScratchMemory<M>,
|
||||||
|
nand_test_vec: M::R,
|
||||||
|
and_test_vec: M::R,
|
||||||
|
or_test_vec: M::R,
|
||||||
|
nor_test_vec: M::R,
|
||||||
|
xor_test_vec: M::R,
|
||||||
|
xnor_test_vec: M::R,
|
||||||
_phantom: PhantomData<M>,
|
_phantom: PhantomData<M>,
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
@@ -764,39 +769,79 @@ where
|
|||||||
let rlwe_modop = RlweModOp::new(*parameters.rlwe_q());
|
let rlwe_modop = RlweModOp::new(*parameters.rlwe_q());
|
||||||
let lwe_modop = LweModOp::new(*parameters.lwe_q());
|
let lwe_modop = LweModOp::new(*parameters.lwe_q());
|
||||||
|
|
||||||
// set test vectors
|
|
||||||
let q = *parameters.br_q();
|
let q = *parameters.br_q();
|
||||||
let qby2 = q >> 1;
|
let qby2 = q >> 1;
|
||||||
let qby8 = q >> 3;
|
let qby8 = q >> 3;
|
||||||
let mut nand_test_vec = M::R::zeros(qby2);
|
|
||||||
// Q/8 (Q: rlwe_q)
|
// Q/8 (Q: rlwe_q)
|
||||||
let true_m_el = parameters.rlwe_q().true_el();
|
let true_m_el = parameters.rlwe_q().true_el();
|
||||||
// -Q/8
|
// -Q/8
|
||||||
let false_m_el = parameters.rlwe_q().false_el();
|
let false_m_el = parameters.rlwe_q().false_el();
|
||||||
for i in 0..qby2 {
|
|
||||||
if i < (3 * qby8) {
|
|
||||||
nand_test_vec.as_mut()[i] = true_m_el;
|
|
||||||
} else {
|
|
||||||
nand_test_vec.as_mut()[i] = false_m_el;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
// v(X) -> v(X^{-g})
|
|
||||||
let (auto_map_index, auto_map_sign) = generate_auto_map(qby2, -(g as isize));
|
let (auto_map_index, auto_map_sign) = generate_auto_map(qby2, -(g as isize));
|
||||||
let mut nand_test_vec_autog = M::R::zeros(qby2);
|
|
||||||
izip!(
|
let init_test_vec = |partition_el: usize,
|
||||||
nand_test_vec.as_ref().iter(),
|
before_partition_el: M::MatElement,
|
||||||
auto_map_index.iter(),
|
after_partition_el: M::MatElement| {
|
||||||
auto_map_sign.iter()
|
let mut test_vec = M::R::zeros(qby2);
|
||||||
)
|
for i in 0..qby2 {
|
||||||
.for_each(|(v, to_index, to_sign)| {
|
if i < partition_el {
|
||||||
if !to_sign {
|
test_vec.as_mut()[i] = before_partition_el;
|
||||||
// negate
|
} else {
|
||||||
nand_test_vec_autog.as_mut()[*to_index] = rlwe_modop.neg(v);
|
test_vec.as_mut()[i] = after_partition_el;
|
||||||
} else {
|
}
|
||||||
nand_test_vec_autog.as_mut()[*to_index] = *v;
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
});
|
|
||||||
|
// v(X) -> v(X^{-g})
|
||||||
|
let mut test_vec_autog = M::R::zeros(qby2);
|
||||||
|
izip!(
|
||||||
|
test_vec.as_ref().iter(),
|
||||||
|
auto_map_index.iter(),
|
||||||
|
auto_map_sign.iter()
|
||||||
|
)
|
||||||
|
.for_each(|(v, to_index, to_sign)| {
|
||||||
|
if !to_sign {
|
||||||
|
// negate
|
||||||
|
test_vec_autog.as_mut()[*to_index] = rlwe_modop.neg(v);
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
test_vec_autog.as_mut()[*to_index] = *v;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
});
|
||||||
|
|
||||||
|
return test_vec_autog;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
let nand_test_vec = init_test_vec(3 * qby8, true_m_el, false_m_el);
|
||||||
|
let and_test_vec = init_test_vec(3 * qby8, false_m_el, true_m_el);
|
||||||
|
let or_test_vec = init_test_vec(qby8, false_m_el, true_m_el);
|
||||||
|
let nor_test_vec = init_test_vec(qby8, true_m_el, false_m_el);
|
||||||
|
let xor_test_vec = init_test_vec(qby8, false_m_el, true_m_el);
|
||||||
|
let xnor_test_vec = init_test_vec(qby8, true_m_el, false_m_el);
|
||||||
|
|
||||||
|
// // set test vectors
|
||||||
|
// let mut nand_test_vec = M::R::zeros(qby2);
|
||||||
|
// for i in 0..qby2 {
|
||||||
|
// if i < (3 * qby8) {
|
||||||
|
// nand_test_vec.as_mut()[i] = true_m_el;
|
||||||
|
// } else {
|
||||||
|
// nand_test_vec.as_mut()[i] = false_m_el;
|
||||||
|
// }
|
||||||
|
// }
|
||||||
|
|
||||||
|
// // v(X) -> v(X^{-g})
|
||||||
|
// let (auto_map_index, auto_map_sign) = generate_auto_map(qby2, -(g as isize));
|
||||||
|
// let mut nand_test_vec_autog = M::R::zeros(qby2);
|
||||||
|
// izip!(
|
||||||
|
// nand_test_vec.as_ref().iter(),
|
||||||
|
// auto_map_index.iter(),
|
||||||
|
// auto_map_sign.iter()
|
||||||
|
// )
|
||||||
|
// .for_each(|(v, to_index, to_sign)| {
|
||||||
|
// if !to_sign {
|
||||||
|
// // negate
|
||||||
|
// nand_test_vec_autog.as_mut()[*to_index] = rlwe_modop.neg(v);
|
||||||
|
// } else {
|
||||||
|
// nand_test_vec_autog.as_mut()[*to_index] = *v;
|
||||||
|
// }
|
||||||
|
// });
|
||||||
|
|
||||||
// auto map indices and sign
|
// auto map indices and sign
|
||||||
let mut rlwe_auto_maps = vec![];
|
let mut rlwe_auto_maps = vec![];
|
||||||
@@ -819,7 +864,6 @@ where
|
|||||||
lwe_modop,
|
lwe_modop,
|
||||||
rlwe_modop,
|
rlwe_modop,
|
||||||
rlwe_nttop,
|
rlwe_nttop,
|
||||||
nand_test_vec: nand_test_vec_autog,
|
|
||||||
rlwe_qby4,
|
rlwe_qby4,
|
||||||
rlwe_auto_maps,
|
rlwe_auto_maps,
|
||||||
parameters: parameters,
|
parameters: parameters,
|
||||||
@@ -828,6 +872,12 @@ where
|
|||||||
BoolEvaluator {
|
BoolEvaluator {
|
||||||
pbs_info,
|
pbs_info,
|
||||||
scratch_memory,
|
scratch_memory,
|
||||||
|
nand_test_vec,
|
||||||
|
and_test_vec,
|
||||||
|
or_test_vec,
|
||||||
|
nor_test_vec,
|
||||||
|
xnor_test_vec,
|
||||||
|
xor_test_vec,
|
||||||
_phantom: PhantomData,
|
_phantom: PhantomData,
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
@@ -1419,13 +1469,11 @@ where
|
|||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
// TODO(Jay): scratch spaces must be thread local. Don't pass them as arguments
|
/// Returns c0 + c1 + Q/4
|
||||||
pub fn nand(
|
fn _add_and_shift_lwe_cts(&self, c0: &M::R, c1: &M::R) -> M::R
|
||||||
&mut self,
|
where
|
||||||
c0: &M::R,
|
M::R: Clone,
|
||||||
c1: &M::R,
|
{
|
||||||
server_key: &ServerKeyEvaluationDomain<M, DefaultSecureRng, NttOp>,
|
|
||||||
) -> M::R {
|
|
||||||
let mut c_out = M::R::zeros(c0.as_ref().len());
|
let mut c_out = M::R::zeros(c0.as_ref().len());
|
||||||
let modop = &self.pbs_info.rlwe_modop;
|
let modop = &self.pbs_info.rlwe_modop;
|
||||||
izip!(
|
izip!(
|
||||||
@@ -1438,11 +1486,39 @@ where
|
|||||||
});
|
});
|
||||||
// +Q/4
|
// +Q/4
|
||||||
c_out.as_mut()[0] = modop.add(&c_out.as_ref()[0], &self.pbs_info.rlwe_qby4);
|
c_out.as_mut()[0] = modop.add(&c_out.as_ref()[0], &self.pbs_info.rlwe_qby4);
|
||||||
|
c_out
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/// Returns 2(c0 - c1) + Q/4
|
||||||
|
fn _subtract_double_and_shift_lwe_cts(&self, c0: &M::R, c1: &M::R) -> M::R
|
||||||
|
where
|
||||||
|
M::R: Clone,
|
||||||
|
{
|
||||||
|
let mut c_out = c0.clone();
|
||||||
|
let modop = &self.pbs_info.rlwe_modop;
|
||||||
|
// c0 - c1
|
||||||
|
modop.elwise_sub_mut(c_out.as_mut(), c1.as_ref());
|
||||||
|
|
||||||
|
// double
|
||||||
|
c_out.as_mut().iter_mut().for_each(|v| *v = modop.add(v, v));
|
||||||
|
c_out
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn nand(
|
||||||
|
&mut self,
|
||||||
|
c0: &M::R,
|
||||||
|
c1: &M::R,
|
||||||
|
server_key: &ServerKeyEvaluationDomain<M, DefaultSecureRng, NttOp>,
|
||||||
|
) -> M::R
|
||||||
|
where
|
||||||
|
M::R: Clone,
|
||||||
|
{
|
||||||
|
let mut c_out = self._add_and_shift_lwe_cts(c0, c1);
|
||||||
|
|
||||||
// PBS
|
// PBS
|
||||||
pbs(
|
pbs(
|
||||||
&self.pbs_info,
|
&self.pbs_info,
|
||||||
&self.pbs_info.nand_test_vec,
|
&self.nand_test_vec,
|
||||||
&mut c_out,
|
&mut c_out,
|
||||||
server_key,
|
server_key,
|
||||||
&mut self.scratch_memory.lwe_vector,
|
&mut self.scratch_memory.lwe_vector,
|
||||||
@@ -1451,6 +1527,134 @@ where
|
|||||||
|
|
||||||
c_out
|
c_out
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn and(
|
||||||
|
&mut self,
|
||||||
|
c0: &M::R,
|
||||||
|
c1: &M::R,
|
||||||
|
server_key: &ServerKeyEvaluationDomain<M, DefaultSecureRng, NttOp>,
|
||||||
|
) -> M::R
|
||||||
|
where
|
||||||
|
M::R: Clone,
|
||||||
|
{
|
||||||
|
let mut c_out = self._add_and_shift_lwe_cts(c0, c1);
|
||||||
|
|
||||||
|
// PBS
|
||||||
|
pbs(
|
||||||
|
&self.pbs_info,
|
||||||
|
&self.and_test_vec,
|
||||||
|
&mut c_out,
|
||||||
|
server_key,
|
||||||
|
&mut self.scratch_memory.lwe_vector,
|
||||||
|
&mut self.scratch_memory.decomposition_matrix,
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
c_out
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn or(
|
||||||
|
&mut self,
|
||||||
|
c0: &M::R,
|
||||||
|
c1: &M::R,
|
||||||
|
server_key: &ServerKeyEvaluationDomain<M, DefaultSecureRng, NttOp>,
|
||||||
|
) -> M::R
|
||||||
|
where
|
||||||
|
M::R: Clone,
|
||||||
|
{
|
||||||
|
let mut c_out = self._add_and_shift_lwe_cts(c0, c1);
|
||||||
|
|
||||||
|
// PBS
|
||||||
|
pbs(
|
||||||
|
&self.pbs_info,
|
||||||
|
&self.or_test_vec,
|
||||||
|
&mut c_out,
|
||||||
|
server_key,
|
||||||
|
&mut self.scratch_memory.lwe_vector,
|
||||||
|
&mut self.scratch_memory.decomposition_matrix,
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
c_out
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn nor(
|
||||||
|
&mut self,
|
||||||
|
c0: &M::R,
|
||||||
|
c1: &M::R,
|
||||||
|
server_key: &ServerKeyEvaluationDomain<M, DefaultSecureRng, NttOp>,
|
||||||
|
) -> M::R
|
||||||
|
where
|
||||||
|
M::R: Clone,
|
||||||
|
{
|
||||||
|
let mut c_out = self._add_and_shift_lwe_cts(c0, c1);
|
||||||
|
|
||||||
|
// PBS
|
||||||
|
pbs(
|
||||||
|
&self.pbs_info,
|
||||||
|
&self.nor_test_vec,
|
||||||
|
&mut c_out,
|
||||||
|
server_key,
|
||||||
|
&mut self.scratch_memory.lwe_vector,
|
||||||
|
&mut self.scratch_memory.decomposition_matrix,
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
c_out
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn xor(
|
||||||
|
&mut self,
|
||||||
|
c0: &M::R,
|
||||||
|
c1: &M::R,
|
||||||
|
server_key: &ServerKeyEvaluationDomain<M, DefaultSecureRng, NttOp>,
|
||||||
|
) -> M::R
|
||||||
|
where
|
||||||
|
M::R: Clone,
|
||||||
|
{
|
||||||
|
let mut c_out = self._subtract_double_and_shift_lwe_cts(c0, c1);
|
||||||
|
|
||||||
|
// PBS
|
||||||
|
pbs(
|
||||||
|
&self.pbs_info,
|
||||||
|
&self.xor_test_vec,
|
||||||
|
&mut c_out,
|
||||||
|
server_key,
|
||||||
|
&mut self.scratch_memory.lwe_vector,
|
||||||
|
&mut self.scratch_memory.decomposition_matrix,
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
c_out
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn xnor(
|
||||||
|
&mut self,
|
||||||
|
c0: &M::R,
|
||||||
|
c1: &M::R,
|
||||||
|
server_key: &ServerKeyEvaluationDomain<M, DefaultSecureRng, NttOp>,
|
||||||
|
) -> M::R
|
||||||
|
where
|
||||||
|
M::R: Clone,
|
||||||
|
{
|
||||||
|
let mut c_out = self._subtract_double_and_shift_lwe_cts(c0, c1);
|
||||||
|
|
||||||
|
// PBS
|
||||||
|
pbs(
|
||||||
|
&self.pbs_info,
|
||||||
|
&self.xnor_test_vec,
|
||||||
|
&mut c_out,
|
||||||
|
server_key,
|
||||||
|
&mut self.scratch_memory.lwe_vector,
|
||||||
|
&mut self.scratch_memory.decomposition_matrix,
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
c_out
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn not(&mut self, c0: &M::R) -> M::R
|
||||||
|
where
|
||||||
|
<M as Matrix>::R: FromIterator<<M as Matrix>::MatElement>,
|
||||||
|
{
|
||||||
|
let modop = &self.pbs_info.rlwe_modop;
|
||||||
|
c0.as_ref().iter().map(|v| modop.neg(v)).collect()
|
||||||
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
/// LMKCY+ Blind rotation
|
/// LMKCY+ Blind rotation
|
||||||
@@ -1956,6 +2160,7 @@ mod tests {
|
|||||||
|
|
||||||
let mut m0 = false;
|
let mut m0 = false;
|
||||||
let mut m1 = true;
|
let mut m1 = true;
|
||||||
|
|
||||||
let mut ct0 = bool_evaluator.sk_encrypt(m0, &client_key);
|
let mut ct0 = bool_evaluator.sk_encrypt(m0, &client_key);
|
||||||
let mut ct1 = bool_evaluator.sk_encrypt(m1, &client_key);
|
let mut ct1 = bool_evaluator.sk_encrypt(m1, &client_key);
|
||||||
|
|
||||||
@@ -2051,6 +2256,44 @@ mod tests {
|
|||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#[test]
|
||||||
|
fn bool_xor() {
|
||||||
|
let mut bool_evaluator = BoolEvaluator::<
|
||||||
|
Vec<Vec<u64>>,
|
||||||
|
NttBackendU64,
|
||||||
|
ModularOpsU64<CiphertextModulus<u64>>,
|
||||||
|
ModularOpsU64<CiphertextModulus<u64>>,
|
||||||
|
>::new(SP_BOOL_PARAMS);
|
||||||
|
|
||||||
|
// println!("{:?}", bool_evaluator.nand_test_vec);
|
||||||
|
let client_key = bool_evaluator.client_key();
|
||||||
|
let seeded_server_key = bool_evaluator.server_key(&client_key);
|
||||||
|
let server_key_eval_domain =
|
||||||
|
ServerKeyEvaluationDomain::<_, DefaultSecureRng, NttBackendU64>::from(
|
||||||
|
&seeded_server_key,
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
let mut m0 = false;
|
||||||
|
let mut m1 = true;
|
||||||
|
|
||||||
|
let mut ct0 = bool_evaluator.sk_encrypt(m0, &client_key);
|
||||||
|
let mut ct1 = bool_evaluator.sk_encrypt(m1, &client_key);
|
||||||
|
|
||||||
|
for _ in 0..1000 {
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let ct_back = bool_evaluator.xor(&ct0, &ct1, &server_key_eval_domain);
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let m_out = (m0 ^ m1);
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let m_back = bool_evaluator.sk_decrypt(&ct_back, &client_key);
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assert!(m_out == m_back, "Expected {m_out}, got {m_back}");
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m1 = m0;
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m0 = m_out;
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ct1 = ct0;
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ct0 = ct_back;
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}
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}
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#[test]
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#[test]
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fn multi_party_encryption_decryption() {
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fn multi_party_encryption_decryption() {
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let bool_evaluator = BoolEvaluator::<
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let bool_evaluator = BoolEvaluator::<
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@@ -14,6 +14,7 @@ mod ntt;
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mod num;
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mod num;
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mod random;
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mod random;
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mod rgsw;
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mod rgsw;
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mod shortint;
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mod utils;
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mod utils;
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pub trait Matrix: AsRef<[Self::R]> {
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pub trait Matrix: AsRef<[Self::R]> {
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14
src/shortint.rs
Normal file
14
src/shortint.rs
Normal file
@@ -0,0 +1,14 @@
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use itertools::izip;
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use crate::Matrix;
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struct FheUint8<M: Matrix> {
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data: M,
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}
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fn add<M: Matrix>(a: FheUint8<M>, b: FheUint8<M>) {
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// CALL THE EVALUATOR
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izip!(a.data.iter_rows(), b.data.iter_rows()).for_each(|(a_bit, b_bit)| {
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// A ^ B
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});
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}
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Reference in New Issue
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