2017 Fiscal Year Annual Research Report
複雑系フォトニクスに基づく超高速物理乱数生成の高機能化
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16H03878
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
内田 淳史 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (50327996)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菅野 円隆 福岡大学, 工学部, 助教 (10734890)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 乱数 / 応用光学・量子光工学 / 先端機能デバイス / セキュア・ネットワーク / 超高速情報処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ランダムな数列を生成する乱数生成器は、情報セキュリティ分野や自然災害予測のための大規模数値シミュレーション分野に必要不可欠な基盤技術である。しかしながらコンピュータで生成される擬似乱数を用いた場合、安全性の脅威や予測精度の低下が近年大きな問題となっている。そこで本研究では、複雑系フォトニクス現象に基づく超高速物理乱数生成器の開発とその高機能化を行うことを目的とする。特に半導体レーザの高速性とカオスの不規則性を利用した超高速物理乱数生成器の開発を行い、大量の物理乱数に対するランダム性の質の定量的評価方法の確立を目標とする。さらに、物理乱数生成器のエントロピー生成率を実験データから定量的に評価し、乱数のランダム性の理論的保証を行う。加えて、光集積回路および乱数生成処理用電子回路を一体化した高速物理乱数生成モジュールを開発し、実時間での超高速物理乱数生成を実験的に達成する。
本年度は、白色カオスを用いた高速物理乱数生成実験を行った。2つのレーザカオス波形を干渉させて検出し、その差分信号を用いることで平坦な周波数スペクトルが得られた。この白色カオス信号を乱数源として用いることで、高速物理乱数生成実験に成功した。特に、白色カオスの生成には干渉の位相揺らぎを低減させることが重要であり、安定なシステムの構築を実験的に達成した。加えて、生成された白色カオスの周波数スペクトルの帯域や平坦度を算出し、得られた乱数の統計的性質と比較することで、乱数生成源としての定量的な評価を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題は当初の計画通りに進展している。本年度の研究において、白色カオスを用いた高速物理乱数生成実験において多くの成果が得られており、順調に研究課題が遂行されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究計画としては、白色カオスを用いて高速物理乱数を生成し、その周波数帯域とエントロピー生成率との関係について調査する予定である。また、高速乱数処理方式を実装した電子回路と、物理乱数光源をモジュール化した高速物理乱数生成器の開発を行い、実時間物理乱数生成を達成する予定である。
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[Journal Article] Physical implementation of oblivious transfer using optical correlated randomness2017
Author(s)
T. Ito, H. Koizumi, N. Suzuki, I. Kakesu, K. Iwakawa, A. Uchida, T. Koshiba, J. Muramatsu, K. Yoshimura, M. Inubushi, and P. Davis
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: Vol. 7, No. 8444
Pages: pp. 1-12
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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