ОБ ЭКСТРАКЦИИ СЛУЧАЙНЫХ БИТОВЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ В КВАНТОВЫХ ГЕНЕРАТОРАХ СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ С НЕСКОЛЬКИМИ НЕЗАВИСИМЫМИ МАРКОВСКИМИ ИСТОЧНИКАМИ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе представлен метод экстракции доказуемо случайных битовых последовательностей из нескольких реализаций независимых цепей Маркова, каждая из которых имеет произвольный конечный порядок. Совместное использование нескольких реализаций позволяет на практике, при разработке квантовых генераторов случайных чисел, существенно увеличить скорость выработки выходных битовых последовательностей.

Об авторах

И. М Арбеков

Академия криптографии Российской Федерации

Москва, Россия

С. Н. Молотков

Академия криптографии Российской Федерации; Институт физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна РАН; МГУ им. М.В. Ломоносова

Email: sergei.molotkov@gmail.com
Факультет вычислительной математики и кибернетики Москва, Россия; Черноголовка, Россия

Список литературы

  1. M. Herrero-Collantes, J. Carlos Garcia-Escartin, Quantum Random Number Generators, Rev. Mod. Phys., 89, 015004 (2017).
  2. И.М. Арбеков, С.Н. Молотков, Об экстракции квантовой случайности, Успехи физических наук, 191, 651 (2021).
  3. И.М. Арбеков, С.Н. Молотков, Квантовые генераторы случайных чисел, экстракция доказуемо случайных битовых последовательностей из траекторий цепи Маркова, Успехи физических наук, 194, 974 (2024).
  4. J. von Neumann, Various techniques used in connection with random digits, Appl. Math. Ser., Notes by G.E. Forstyle, Nat. Bur. Stand., vol. 12, pp. 36-38, (1951).
  5. M. Blum, Independent unbiased coin flips from a correlated biased source: a finite state Markov chain, Combinatorica, vol. 6, pp. 97-108, (1986).
  6. W. Hoeffding and G. Simon, Unbiased coin tossing with a biased coin, Ann. Math. Statist., vol. 41, pp. 341-352, (1970).
  7. Q. Stout and B. Warren, Tree algorithms for unbiased coin tosssing with a biased coin, Ann. Probab., vol. 12, pp. 212-222, (1984).
  8. Y. Peres, Iterating von Neumann’s procedure for extracting random bits, Ann. Statist., vol 20, pp. 590-597, (1992).
  9. P. Elias, The efficient construction of an unbiased random sequence, Ann. Math. Statist., vol. 43, pp. 865-870, (1972).
  10. С.Н. Молотков, О предельных характеристиках квантовых генераторов случайных чисел при различных группировках фотоотсчетов, Письма в ЖЭТФ, 105, 374 (2017).
  11. S.N. Molotkov, On the limiting rate of generation of random sequences and the principle of particle identity, Laser Phys. Lett,. 20, 035202 (2023).
  12. В.Ф. Бабкин, Метод универсального кодирования источника независимых сообщений неэкспоненциальной трудоемкости, Пробл. передачи информ., 7, 13 (1971).
  13. К.А. Балыгин, В.И. Зайцев, А.Н. Климов, С.П. Кулик, С.Н. Молотков, Реализация квантового генератора случайных чисел, основанного на оптимальной группировке фотоотсчетов, Письма в ЖЭТФ, 106, 451 (2017).
  14. K.A. Balygin, V.I. Zaitsev, A.N. Klimov, S.P. Kulik, S.N. Molotkov, E. Popova, S. Vinogradov, Quantum random number generator based on ‘Fermi-Dirac’ statistics of photocounts of faint laser pulses with a 75 Mbit/s rate, Laser Phys. Lett,. 14, 125207 (2017).
  15. К.А. Балыгин, В.И. Зайцев, А.Н. Климов, С.П. Кулик, С.Н. Молотков, Квантовый генератор случайных чисел, основанный на пуассоновской статистике фотоотсчетов со скоростью около 100 Мбит/сек, ЖЭТФ, 153, 879 (2018).
  16. Н. Винер, Р. Пэли, Преобразование Фурье в комплексной области, Наука, (1964).
  17. L. Fonda, G.C. Ghirardi, A. Rimii, Decay theory of unstable quantum systems, Reports Progress in Physics, 41, 587 (1978).
  18. H. Zhou, Randomness and Noise in Information Systems, Thesis In Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Doctor of Philosophy 2013 (Defended June 1 2012) .
  19. К.А. Балыгин, С.П. Кулик, С.Н. Молотков, Реализация квантового генератора случайных чисел: экстракция доказуемо случайных битовых последовательностей из коррелированных марковских цепочек, Письма в ЖЭТФ, 119, 533—544 (2024).
  20. R. Shaltiel, An Introduction to Randomness Extractors, Lecture Notes in Computer Science, 6756 21 (2011).
  21. A. De, Ch. Portmann, Th. Vidick, R. Renner, Trevisan’s extractor in the presence of quantum side information, arXiv:0912.5514 [quant-ph].

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025