論文の概要: NIST Post-Quantum Cryptography Standard Algorithms Based on Quantum Random Number Generators
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.21151v1
- Date: Thu, 24 Jul 2025 00:27:23 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-30 17:08:54.996864
- Title: NIST Post-Quantum Cryptography Standard Algorithms Based on Quantum Random Number Generators
- Title（参考訳）: 量子ランダム数生成器に基づくNISTポスト量子暗号標準アルゴリズム
- Authors: Abel C. H. Chen,
- Abstract要約: 本研究では,量子乱数生成法(QRNG)に基づくポスト量子暗号(PQC)アルゴリズムを提案する。
これらのアルゴリズムは量子コンピューティングを利用して乱数を生成し、キーペア生成、キーカプセル化、デジタルシグネチャ生成の基礎となる。
6つのQRNGの時間計算およびQRNGベースのML-KEM、QRNGベースのML-DSA、QRNGベースのSLH-DSAの性能を評価する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In recent years, the advancement of quantum computing technology has posed potential security threats to RSA cryptography and elliptic curve cryptography. In response, the National Institute of Standards and Technology (NIST) published several Federal Information Processing Standards (FIPS) of post-quantum cryptography (PQC) in August 2024, including the Module-Lattice-Based Key-Encapsulation Mechanism (ML-KEM), Module-Lattice-Based Digital Signature Algorithm (ML-DSA), and Stateless Hash-Based Digital Signature Algorithm (SLH-DSA). Although these PQC algorithms are designed to resist quantum computing attacks, they may not provide adequate security in certain specialized application scenarios. To address this issue, this study proposes quantum random number generator (QRNG)-based PQC algorithms. These algorithms leverage quantum computing to generate random numbers, which serve as the foundation for key pair generation, key encapsulation, and digital signature generation. A generalized architecture of QRNG is proposed, along with the design of six QRNGs. Each generator is evaluated according to the statistical validation procedures outlined in NIST SP 800-90B, including tests for verification of entropy sources and independent and identically distributed (IID) outputs. Experimental results assess the computation time of the six QRNGs, as well as the performance of QRNG-based ML-KEM, QRNG-based ML-DSA, and QRNG-based SLH-DSA. These findings provide valuable reference data for future deployment of PQC systems.
- Abstract（参考訳）: 近年、量子コンピューティング技術の進歩はRSA暗号や楕円曲線暗号に潜在的なセキュリティ上の脅威をもたらしている。
これに対し、国立標準技術研究所(NIST)は2024年8月に、モジュール-格子ベースの鍵カプセル化機構(ML-KEM)、モジュール-格子ベースのデジタル署名アルゴリズム(ML-DSA)、ステートレスハッシュベースのデジタル署名アルゴリズム(SLH-DSA)など、いくつかの連邦情報処理標準(FIPS)を公表した。
これらのPQCアルゴリズムは量子コンピューティング攻撃に抵抗するように設計されているが、特定の特定のアプリケーションシナリオにおいて適切なセキュリティを提供していない可能性がある。
そこで本研究では,量子乱数生成(QRNG)に基づくPQCアルゴリズムを提案する。
これらのアルゴリズムは量子コンピューティングを利用して乱数を生成し、キーペア生成、キーカプセル化、デジタルシグネチャ生成の基礎となる。
QRNGの汎用アーキテクチャと6つのQRNGの設計が提案されている。
各ジェネレータは、NIST SP 800-90Bで概説された統計的検証手順に基づいて評価され、エントロピー源の検証と独立分散IID出力の試験を含む。
6つのQRNGの計算時間と、QRNGベースのML-KEM、QRNGベースのML-DSA、QRNGベースのSLH-DSAの性能を評価する。
これらの結果はPQCシステムの今後の展開に有用なリファレンスデータを提供する。
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