論文の概要: Pseudo Quantum Random Number Generator with Quantum Permutation Pad

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.01315v1
• Date: Thu, 2 Mar 2023 14:42:23 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-03 13:51:53.558110
• Title: Pseudo Quantum Random Number Generator with Quantum Permutation Pad
• Title（参考訳）: 量子置換パッドを用いた擬似量子ランダム数生成器
• Authors: Randy Kuang and Dafu Lou and Alex He and Chris McKenzie and Michael Redding
• Abstract要約: 本稿では,量子置換パッド (QPP) と呼ばれる量子アルゴリズムを用いた擬似量子乱数生成器を提案する。 QPPパッド648ビットのパーミュレーションを用いて、pQRNGは擬似乱数生成のために107,776ビットのエントロピーを保持する。 他のPRNGの決定論的PRNGまたはエントロピーブースターとして使用できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2233362977312945
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Cryptographic random number generation is critical for any quantum safe encryption. Based on the natural uncertainty of some quantum processes, variety of quantum random number generators or QRNGs have been created with physical quantum processes. They generally generate random numbers with good unpredictable randomness. Of course, physical QRNGs are costic and require physical integrations with computing systems. This paper proposes a pseudo quantum random number generator with a quantum algorithm called quantum permutation pad or QPP, leveraging the high entropy of quantum permutation space its bijective transformation. Unlike the Boolean algebra where the size of information space is 2n for an n-bit system, an n-bit quantum permutation space consists of 2n! quantum permutation matrices, representing all quantum permutation gates over an n-bit computational basis. This permutation space holds an equivalent Shannon information entropy log_2(2^n!). A QPP can be used to create a pseudo QRNG or pQRNG capable integrated with any classical computing system or directly with any application for good quality deterministic random number generation. Using a QPP pad with 64 8-bit permuation matrices, pQRNG holds 107,776 bits of entropy for the pseudo random number generation, comparing with 4096 bits of entropy in Linux /dev/random. It can be used as a deterministic PRNG or entropy booster of other PRNGs. It can also be used as a whitening algorithm for any hardware random number generator including QRNG without discarding physical bias bits.
• Abstract（参考訳）: 暗号乱数生成は、量子安全な暗号には不可欠である。 いくつかの量子過程の自然な不確かさに基づいて、様々な量子乱数生成器やqrngが物理量子プロセスで作成されている。 一般に、予測不能なランダム性を持つ乱数を生成する。 もちろん、物理的なQRNGは高価で、コンピューティングシステムと物理的に統合する必要がある。 本稿では、量子置換空間の高エントロピーを利用した量子置換パッド(QPP)と呼ばれる量子アルゴリズムを用いた擬似量子乱数生成法を提案する。 情報空間が n ビット系に対して 2n であるブール代数とは異なり、n ビットの量子置換空間は 2n! の量子置換行列で構成され、n ビットの計算基底上の全ての量子置換ゲートを表す。 この置換空間は、等価なシャノン情報エントロピーlog_2(2^n! qppは、任意の古典的な計算システムや、品質の決定論的乱数生成のためのアプリケーションと直接統合できる疑似qrngまたはpqrngを作成するのに使うことができる。 64個の8ビットの置換行列を持つQPPパッドを用いて、pQRNGは擬似乱数生成のために107,776ビットのエントロピーを持ち、Linux/dev/randomの4096ビットのエントロピーと比較する。 他のPRNGの決定論的PRNGまたはエントロピーブースターとして使用できる。 また、QRNGを含むハードウェア乱数生成器の物理バイアスビットを捨てることなく、ホワイトニングアルゴリズムとして使用できる。

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