論文の概要: A Programmable True Random Number Generator Using Commercial Quantum
Computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.03830v1
- Date: Fri, 7 Apr 2023 20:12:18 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-11 19:31:26.019229
- Title: A Programmable True Random Number Generator Using Commercial Quantum
Computers
- Title（参考訳）: 商用量子コンピュータを用いたプログラム可能な真の乱数生成
- Authors: Aviraj Sinha, Elena R. Henderson, Jessie M. Henderson, Eric C. Larson,
and Mitchell A. Thornton
- Abstract要約: 我々は、量子コンピュータが一般化されたユーザ定義確率質量関数の高品質で弱いランダムな情報源として機能できることを実証した。
本稿では,市販のゲートモデル量子コンピュータ上で動作可能なプログラム量子回路としてTRNGを実装するための,自動化されたフレキシブルな方法を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.306143768014157
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Random number generators (RNG) are essential elements in many cryptographic
systems. True random number generators (TRNG) rely upon sources of randomness
from natural processes such as those arising from quantum mechanics phenomena.
We demonstrate that a quantum computer can serve as a high-quality, weakly
random source for a generalized user-defined probability mass function (PMF).
Specifically, QC measurement implements the process of variate sampling
according to a user-specified PMF resulting in a word comprised of electronic
bits that can then be processed by an extractor function to address
inaccuracies due to non-ideal quantum gate operations and other system biases.
We introduce an automated and flexible method for implementing a TRNG as a
programmed quantum circuit that executes on commercially-available, gate-model
quantum computers. The user specifies the desired word size as the number of
qubits and a definition of the desired PMF. Based upon the user specification
of the PMF, our compilation tool automatically synthesizes the desired TRNG as
a structural OpenQASM file containing native gate operations that are optimized
to reduce the circuit's quantum depth. The resulting TRNG provides multiple
bits of randomness for each execution/measurement cycle; thus, the number of
random bits produced in each execution is limited only by the size of the QC.
We provide experimental results to illustrate the viability of this approach.
- Abstract（参考訳）: 乱数生成器(RNG)は多くの暗号システムにおいて必須の要素である。
真の乱数生成器(TRNG)は、量子力学現象から生じるような自然過程からのランダム性の源に依存する。
量子コンピュータは、一般化されたユーザ定義確率質量関数(pmf)の高品質で弱いランダムな源として機能できることを実証する。
具体的には、qc測定は、ユーザの特定したpmfに従ってサンプリングを行うプロセスを実行し、その結果、抽出関数によって処理可能な電子ビットからなるワードを生成して、非理想的量子ゲート操作やその他のシステムバイアスによる不正確性に対処する。
市販のゲートモデル量子コンピュータ上で実行されるプログラム量子回路としてtrngを実装するための、自動化された柔軟な手法を提案する。
ユーザは、所望の単語サイズを、キュービット数および所望のPMFの定義として指定する。
PMFのユーザ仕様に基づいて,提案するTRNGを,回路の量子深さの低減に最適化されたネイティブゲート操作を含む構造化OpenQASMファイルとして自動生成する。
その結果、TRNGは各実行/測定サイクルに複数ビットのランダム性を与えるため、各実行で生成されるランダムビットの数はQCのサイズによって制限される。
我々は,このアプローチの有効性を示す実験結果を提供する。
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