論文の概要: Stream randomness extraction against quantum side information

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.09556v1
• Date: Sun, 10 May 2026 14:16:54 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-12 23:28:50.310462
• Title: Stream randomness extraction against quantum side information
• Title（参考訳）: 量子側情報に対するストリームランダム性抽出
• Authors: Chun-Yang Luan, Xiang-Jie Lie, Lin Cheng, Gang-Xi Wang, Cheng-Kang Pan, Xiang Zhang, Xingjian Zhang,
• Abstract要約: Toeplitz行列ハッシュに基づくランダム性抽出器のストリーム暗号実装を提案する。 計算負荷は、時間を要するブロック単位の事後処理段階からオフラインの事前処理段階にシフトする。 このストリーム実装は、元のブロックワイズプロトコルのセキュリティ保証を厳格に守っていることを証明している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.885462552423597
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Randomness extraction is indispensable for quantum random number generators, serving to eliminate bias and potential information leakage from raw measurement data. Conventional extractors operate in a block-wise fashion, requiring the complete accumulation of raw data before processing. To circumvent the latency and buffering overheads that hinder real-time random number generation, recent work introduced a stream-cipher implementation for the randomness extractor based on the Toeplitz matrix hashing. In this work, we generalize this stream-processing paradigm to the broader family of randomness extractors based on (almost dual) universal$_2$ random hashing. Specifically, we shift the computational burden from a time-consuming block-wise post-processing stage into an offline pre-processing stage that generates a pseudo-random mask. This allows the raw data to be processed by the mask on the fly using a simple bitwise exclusive-OR operation. Crucially, we prove that this stream implementation strictly preserves the security guarantees of the original block-wise protocols. We detail the transformation of three typical constructions -- based on standard Toeplitz, circulant, and modified Toeplitz matrices -- from block to stream implementations, and benchmark their practical performance using realistic quantum experimental data. We anticipate our framework will enhance the efficiency of real-time quantum cryptographic systems.
• Abstract（参考訳）: 乱数抽出は、量子乱数生成器にとって不可欠であり、生の測定データからバイアスや潜在的な情報漏洩を取り除くのに役立つ。 従来の抽出器はブロック単位で動作し、処理前に生データの完全な蓄積が必要となる。 リアルタイムな乱数生成を妨げる遅延とバッファリングのオーバーヘッドを回避するため、最近の研究では、Toeplitz行列ハッシュに基づくランダム性抽出器のストリーム暗号実装を導入している。 本研究では,このストリーム処理パラダイムを,(ほぼ双対)ユニバーサル$_2$ランダムハッシュに基づいて,より広範なランダムネス抽出器群に一般化する。 具体的には、計算負荷を時間を要するブロック単位の事後処理段階から、擬似ランダムマスクを生成するオフラインの前処理段階にシフトする。 これにより、単純なビット単位の排他的操作を使用して、生データをハエのマスクで処理することができる。 重要なことは、このストリームの実装は、元のブロックワイズプロトコルのセキュリティ保証を厳密に保持していることを証明している。 標準的なToeplitz, サーキュラント, 修正されたToeplitz行列をブロックからストリーム実装に変換し, 現実的な量子実験データを用いて実際の性能をベンチマークする。 我々は,リアルタイム量子暗号システムの効率化を期待する。

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