論文の概要: A High Speed Integrated Quantum Random Number Generator with on-Chip
Real-Time Randomness Extraction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.06238v1
- Date: Thu, 11 Feb 2021 19:55:29 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-11 11:52:23.718655
- Title: A High Speed Integrated Quantum Random Number Generator with on-Chip
Real-Time Randomness Extraction
- Title（参考訳）: オンチップ実時間乱数抽出を用いた高速集積量子乱数生成法
- Authors: Francesco Regazzoni, Emna Amri, Samuel Burri, Davide Rusca, Hugo
Zbinden, Edoardo Charbon
- Abstract要約: 標準CMOS技術ノードに最初の集積量子RNG(QRNG)を提示する。
組合せ論理の共積分は,高複雑性であっても,ランダム性の品質には影響しないことを示す。
私たちのCMOS QRNGは、低消費電力で400Mbit/sのスループットに到達できます。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.759846687681801
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The security of electronic devices has become a key requisite for the
rapidly-expanding pervasive and hyper-connected world. Robust security
protocols ensuring secure communication, device's resilience to attacks,
authentication control and users privacy need to be implemented. Random Number
Generators (RNGs) are the fundamental primitive in most secure protocols but,
often, also the weakest one. Establishing security in billions of devices
requires high quality random data generated at a sufficiently high throughput.
On the other hand, the RNG should exhibit a high integration level with on-chip
extraction to remove, in real time, potential imperfections. We present the
first integrated Quantum RNG (QRNG) in a standard CMOS technology node. The
QRNG is based on a parallel array of independent Single-Photon Avalanche Diodes
(SPADs), homogeneously illuminated by a DC-biased LED, and co-integrated logic
circuits for postprocessing. We describe the randomness generation process and
we prove the quantum origin of entropy. We show that co-integration of
combinational logic, even of high complexity, does not affect the quality of
randomness. Our CMOS QRNG can reach up to 400 Mbit/s throughput with low power
consumption. Thanks to the use of standard CMOS technology and a modular
architecture, our QRNG is suitable for a highly scalable solution.
- Abstract（参考訳）: 電子機器のセキュリティは、急速に広がる普及とハイパーコネクテッドワールドにとって重要な要件となっている。
セキュアな通信を保証する堅牢なセキュリティプロトコル、攻撃に対するデバイスのレジリエンス、認証コントロール、ユーザのプライバシを実装する必要がある。
乱数生成器(rng)は、最も安全なプロトコルでは基本的なプリミティブであるが、しばしば最も弱いプロトコルでもある。
数十億のデバイスにセキュリティを確立するには、十分なスループットで高品質なランダムデータを生成する必要がある。
一方、RNGはオンチップ抽出による高い統合レベルを示し、リアルタイムに潜在的な欠陥を取り除く必要がある。
標準CMOS技術ノードに最初の集積量子RNG(QRNG)を提示する。
qrngは独立な単光子アバランシェダイオード(spad)の並列配列に基づいており、直流偏光ledで均一に照らされ、後処理のための共集積論理回路である。
我々はランダム性生成過程を記述し、エントロピーの量子起源を証明する。
組み合わせ論理の共統合は,高い複雑性であっても,ランダム性の品質に影響を与えないことを示す。
私たちのCMOS QRNGは、低消費電力で400Mbit/sのスループットに到達できます。
標準のCMOS技術とモジュールアーキテクチャのおかげで、QRNGは高度にスケーラブルなソリューションに適している。
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