論文の概要: Traceable random numbers from a nonlocal quantum advantage
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.05247v1
- Date: Fri, 08 Nov 2024 00:08:17 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-11 14:54:38.631229
- Title: Traceable random numbers from a nonlocal quantum advantage
- Title（参考訳）: 非局所量子優位性からのトレース可能な乱数
- Authors: Gautam A. Kavuri, Jasper Palfree, Dileep V. Reddy, Yanbao Zhang, Joshua C. Bienfang, Michael D. Mazurek, Mohammad A. Alhejji, Aliza U. Siddiqui, Joseph M. Cavanagh, Aagam Dalal, Carlos Abellán, Waldimar Amaya, Morgan W. Mitchell, Katherine E. Stange, Paul D. Beale, Luís T. A. N. Brandão, Harold Booth, René Peralta, Sae Woo Nam, Richard P. Mirin, Martin J. Stevens, Emanuel Knill, Lynden K. Shalm,
- Abstract要約: デバイス非依存技術に基づく完全トレース可能な乱数生成プロトコルを実証する。
このプロトコルは、私たちが立ち上げた量子ランダム性ビーコン(quantum randomness beacon, 量子ランダム性ビーコン, 量子ランダム性ビーコン, 量子ランダム性ビーコン, 量子ランダム性ビーコン, 量子ランダム性ビーコン)の核心にある。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.4038831918280454
- License:
- Abstract: The unpredictability of random numbers is fundamental to both digital security and applications that fairly distribute resources. However, existing random number generators have limitations-the generation processes cannot be fully traced, audited, and certified to be unpredictable. The algorithmic steps used in pseudorandom number generators are auditable, but they cannot guarantee that their outputs were a priori unpredictable given knowledge of the initial seed. Device-independent quantum random number generators can ensure that the source of randomness was unknown beforehand, but the steps used to extract the randomness are vulnerable to tampering. Here, for the first time, we demonstrate a fully traceable random number generation protocol based on device-independent techniques. Our protocol extracts randomness from unpredictable non-local quantum correlations, and uses distributed intertwined hash chains to cryptographically trace and verify the extraction process. This protocol is at the heart of a public traceable and certifiable quantum randomness beacon that we have launched. Over the first 40 days of operation, we completed the protocol 7434 out of 7454 attempts -- a success rate of 99.7%. Each time the protocol succeeded, the beacon emitted a pulse of 512 bits of traceable randomness. The bits are certified to be uniform with error times actual success probability bounded by $2^{-64}$. The generation of certifiable and traceable randomness represents one of the first public services that operates with an entanglement-derived advantage over comparable classical approaches.
- Abstract（参考訳）: ランダム数の予測不可能性は、リソースを適切に分散するデジタルセキュリティとアプリケーションの両方に基本である。
しかし、既存の乱数生成器には限界があり、生成プロセスは完全なトレース、監査、予測不可能であると認定できない。
擬似乱数生成器で使用されるアルゴリズム的なステップは監査可能であるが、初期シードの知識を前提とした事前予測不可能な出力を保証できない。
デバイス非依存の量子乱数生成器は、乱数の原因が事前に不明であることを保証することができるが、乱数抽出に用いるステップは改ざんに弱い。
ここでは,デバイスに依存しない手法に基づく完全トレース可能な乱数生成プロトコルを初めて示す。
提案プロトコルは,予測不能な非局所量子相関からランダム性を抽出し,分散干渉型ハッシュチェーンを用いて抽出過程の暗号的トレースと検証を行う。
このプロトコルは、私たちが立ち上げた量子ランダム性ビーコン(quantum randomness beacon, 量子ランダム性ビーコン, 量子ランダム性ビーコン, 量子ランダム性ビーコン, 量子ランダム性ビーコン, 量子ランダム性ビーコン)の核心にある。
最初の40日間で、7454の試行中7434のプロトコルを完了しました。
プロトコルが成功するたびに、ビーコンは512ビットのトレーサブルランダムなパルスを放出した。
ビットはエラー時間と同一であると認定され、実際の成功確率は2^{-64}$で制限される。
証明可能かつトレーサブルなランダムネスの生成は、比較可能な古典的アプローチよりも絡み合いに起因した優位性を持つ最初の公共サービスの1つである。
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