論文の概要: A High-Quality Entropy Source Using van der Waals Heterojunction for True Random Number Generation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.06534v1
• Date: Wed, 13 Apr 2022 17:25:08 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-17 02:46:21.520316
• Title: A High-Quality Entropy Source Using van der Waals Heterojunction for True Random Number Generation
• Title（参考訳）: van der Waalsヘテロ接合を用いた実乱数生成のための高品質エントロピー源
• Authors: Nithin Abraham, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, and Kausik Majumdar
• Abstract要約: 暗号などのハイエンドアプリケーションで使用されるランダムシーケンスの生成は、その不確定性のためにエントロピーソースに依存している。 物理過程からエントロピーを抽出する離散電荷変動を検出する小型装置を提案する。 エントロピー生成速度を数桁にわたって調整し, 低温から環境条件まで, 基礎となる物理過程の持続性を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.41998444721319217
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Generators of random sequences used in high-end applications such as cryptography rely on entropy sources for their indeterminism. Physical processes governed by the laws of quantum mechanics are excellent sources of entropy available in nature. However, extracting enough entropy from such systems for generating truly random sequences is challenging while maintaining the feasibility of the extraction procedure for real-world applications. Here, we present a compact and an all-electronic van der Waals (vdW) heterostructure-based device capable of detecting discrete charge fluctuations for extracting entropy from physical processes and use it for the generation of independent and identically distributed (IID) true random sequences. We extract a record high value ($>0.98~bits/bit$) of min-entropy using the proposed scheme. We demonstrate an entropy generation rate tunable over multiple orders of magnitude and show the persistence of the underlying physical process for temperatures ranging from cryogenic to ambient conditions. We verify the random nature of the generated sequences using tests such as NIST SP 800-90B standard and other statistical measures and verify the suitability our random sequence for cryptographic applications using the NIST SP 800-22 standard. The generated random sequences are then used in implementing various randomized algorithms without any preconditioning steps.
• Abstract（参考訳）: 暗号のようなハイエンドアプリケーションで使われる乱数列の生成は、その不確定性のためにエントロピー源に依存する。 量子力学の法則によって支配される物理過程は、自然界で利用可能なエントロピーの優れた源である。 しかし,真のランダムなシーケンスを生成するために,そのようなシステムから十分なエントロピーを抽出することは,実世界のアプリケーションにおける抽出手順の実現可能性を維持しながら困難である。 本稿では、物理的プロセスからエントロピーを抽出する離散電荷変動を検知し、それを用いて独立および同一分布(IID)真の乱数列を生成するためのコンパクトで全電子的なファンデルワールス(vdW)ヘテロ構造に基づく装置を提案する。 提案手法を用いて,min-entropy のレコード高値 (>0.98~bits/bit$) を抽出する。 本研究では, エントロピー発生速度を複数桁に調整可能とし, 低温から環境条件までの温度に対する物理過程の持続性を示す。 我々は,NIST SP 800-90B標準などの統計的手法を用いて,生成したシーケンスのランダム性を検証するとともに,NIST SP 800-22標準を用いて,暗号化アプリケーションに対するランダムシーケンスの適合性を検証する。 生成されたランダムシーケンスは、事前条件のない様々なランダム化アルゴリズムの実装に使用される。

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