論文の概要: Indistinguishability between quantum randomness and pseudo-randomness under efficiently calculable randomness measures

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.11117v3
• Date: Fri, 17 Nov 2023 04:32:50 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-22 17:56:46.123688
• Title: Indistinguishability between quantum randomness and pseudo-randomness under efficiently calculable randomness measures
• Title（参考訳）: 効率的な計算可能なランダムネス測定における量子ランダムネスと擬ランダムネスの区別可能性
• Authors: Toyohiro Tsurumaru, Tsubasa Ichikawa, Yosuke Takubo, Toshihiko Sasaki, Jaeha Lee, Izumi Tsutsui
• Abstract要約: 量子ランダム数(すなわち、量子力学的に生成されるランダム数)と擬ランダム数(すなわち、アルゴリズム的に生成されるランダム数)の区別可能性に関するノーゴー定理を示す。 この定理は、量子乱数は古典的に効率的にシミュレート可能であり、その区別に使用されるランダムネス測度が効率的に計算可能であれば、これらの2種類の乱数を区別することはできないと述べる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.201566048090889
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present a no-go theorem for the distinguishability between quantum random numbers (i.e., random numbers generated quantum mechanically) and pseudo-random numbers (i.e., random numbers generated algorithmically). The theorem states that one cannot distinguish these two types of random numbers if the quantum random numbers are efficiently classically simulatable and the randomness measure used for the distinction is efficiently computable. We derive this theorem by using the properties of cryptographic pseudo-random number generators, which are believed to exist in the field of cryptography. Our theorem is found to be consistent with the analyses on the actual data of quantum random numbers generated by the IBM Quantum and also those obtained in the Innsbruck experiment for the Bell test, where the degrees of randomness of these two set of quantum random numbers turn out to be essentially indistinguishable from those of the corresponding pseudo-random numbers. Previous observations on the algorithmic randomness of quantum random numbers are also discussed and reinterpreted in terms of our theorems and data analyses.
• Abstract（参考訳）: 量子乱数(量子力学的に生成した乱数)と疑似乱数(アルゴリズムによって生成される乱数)の区別性に対するno-go定理を提案する。 この定理は、量子乱数は古典的に効率的にシミュレート可能であり、区別に使用されるランダムネス測度が効率的に計算可能であれば、これらの2種類の乱数を区別することはできないと述べる。 この定理は,暗号分野に存在すると考えられる暗号擬似乱数生成器の特性を用いて導出する。 この定理は、IBM量子が生成する量子乱数の実データの解析と、ベル試験のInnsbruck実験で得られたデータと一致し、これらの2組の量子乱数のランダム性の度合いは、対応する擬似ランダム数と本質的に区別できないことが判明した。 また, 量子乱数のアルゴリズム的ランダム性についても, 定理やデータ解析の観点から考察し, 再解釈を行った。

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