論文の概要: Digital Coherent-State QRNG Using System-Jitter Entropy via Random Permutation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.11107v1
• Date: Thu, 11 Dec 2025 20:47:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-15 15:48:11.566198
• Title: Digital Coherent-State QRNG Using System-Jitter Entropy via Random Permutation
• Title（参考訳）: System-Jitter Entropy を用いたランダム置換によるディジタルコヒーレント状態QRNG
• Authors: Randy Kuang,
• Abstract要約: コヒーレント状態量子乱数生成(QRNG)の統計的挙動を再現するデジタルフレームワークを提案する。 提案手法は,計算タイミングの変動をハードウェアやオペレーティングシステムのソースから,ポアソン分散数を生成する置換ダイナミクスに変換する。 この結果から,コヒーレント状態QRNG関数は古典的な計算処理によって完全に実現できることが判明した。
• 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: We present a fully digital framework that replicates the statistical behavior of coherent-state quantum random number generation (QRNG) by harnessing system timing jitter through random permutation processes. Our approach transforms computational timing variations from hardware and operating system sources into permutation dynamics that generate Poisson-distributed numbers, accurately reproducing the photon statistics of optical coherent states. The theoretical foundation is established by the Uniform Convergence Theorem, which provides exponential convergence to uniformity under modular projection with rigorous error bounds. Extensive experimental validation across multiple parameter regimes and sample sizes up to $10^8$ bytes demonstrates exceptional performance: Shannon entropy approaching 7.999998 bits/byte and min-entropy exceeding 7.99 bits/byte, outperforming theoretical bounds at scale. The architecture inherently resists side-channel attacks through compound timing distributions and adaptive permutation behavior, while operating without classical cryptographic post-processing. Our results establish that coherent-state QRNG functionality can be entirely realized through classical computational processes, delivering mathematically provable uniformity and practical cryptographic security without quantum photonic hardware.
• Abstract（参考訳）: システムタイミングジッタをランダムな置換過程を通じて利用することにより,コヒーレント状態の量子乱数生成(QRNG)の統計的挙動を再現する,完全なディジタルフレームワークを提案する。 提案手法は,ハードウェアやオペレーティングシステムソースからの計算タイミング変化を,ポアソン分布数を生成する置換ダイナミクスに変換し,光コヒーレント状態の光子統計を正確に再現する。 理論の基礎は、厳密な誤差境界を持つモジュラー射影の下で一様性への指数収束を与える一様収束定理によって確立される。 シャノンエントロピーは7.999998ビット/バイトに近づき、ミンエントロピーは7.99ビット/バイトを超える。 このアーキテクチャは、古典的な暗号後処理を使わずに動作しながら、複合タイミング分布と適応的な置換動作によるサイドチャネル攻撃に本質的に抵抗する。 この結果から,量子フォトニックハードウェアを使わずに,数学的に証明可能な均一性と実用的な暗号セキュリティを実現することにより,コヒーレント状態QRNG機能を古典的な計算プロセスによって完全に実現できることが確認された。

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