論文の概要: Analysis of a Programmable Quantum Annealer as a Random Number Generator

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.02573v3
• Date: Fri, 2 Feb 2024 05:29:14 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-02-05 20:20:13.908576
• Title: Analysis of a Programmable Quantum Annealer as a Random Number Generator
• Title（参考訳）: 乱数生成器としてのプログラム可能な量子アニーラの解析
• Authors: Elijah Pelofske
• Abstract要約: D-Wave 2000Q量子アニールを用いた実験結果について述べる。 その結果、D-Wave 2000Qから生成されたランダムビットはバイアスを受けており、予測不可能なランダムビットシーケンスではないことがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.0878040851638
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum annealing (QA) is a type of analog quantum computation that is a relaxed form of adiabatic quantum computation and uses quantum fluctuations in order to search for ground state solutions of a programmable Ising model. Here we present extensive experimental random number results from a D-Wave 2000Q quantum annealer, totaling over 20 billion bits of QA measurements, which is significantly larger than previous D-Wave QA random number generator studies. Current quantum annealers are susceptible to noise from environmental sources and calibration errors, and are not in general unbiased samplers. Therefore, it is of interest to quantify whether noisy quantum annealers can effectively function as an unbiased QRNG. The amount of data that was collected from the quantum annealer allows a comprehensive analysis of the random bits to be performed using the NIST SP 800-22 Rev 1a testsuite, as well as min-entropy estimates from NIST SP 800-90B. The randomness tests show that the generated random bits from the D-Wave 2000Q are biased, and not unpredictable random bit sequences. With no server-side sampling post-processing, the $1$ microsecond annealing time measurements had a min-entropy of $0.824$.
• Abstract（参考訳）: 量子アニーリング(quantum annealing, qa)は、アディアバティック量子計算の緩和形であり、プログラム可能なイジングモデルの基底状態解を探索するために量子揺らぎを用いるアナログ量子計算の一種である。 ここでは、d-wave 2000q量子アニーラによる広範囲な実験的な乱数結果を示し、200億ビット以上のqa測定を行い、これは従来のd-wave qa乱数生成器の研究よりもはるかに大きい。 現在の量子アニーラは環境からのノイズや校正誤差に影響を受けやすく、一般に偏りのないサンプリング器ではない。 したがって、ノイズ量子アニールが非バイアスQRNGとして効果的に機能できるかどうかを定量化することは興味深い。 量子アニール器から収集されたデータの量は、NIST SP 800-22 Rev 1aテストスーツとNIST SP 800-90Bのミンエントロピー推定を用いてランダムビットの包括的な分析を可能にする。 ランダムネステストは、D-Wave 2000Qから生成されたランダムビットがバイアスを受けており、予測不可能なランダムビットシーケンスではないことを示す。 サーバー側のサンプリング後処理がなく、マイクロ秒のアニーリング時間の測定値は0.824ドルであった。

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