通信路を用いた乱数の生成と共有に関する研究

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K06417
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 通信・ネットワーク工学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 植松 友彦 東京工業大学, 工学院, 教授 (60168656)
• 研究分担者: 松田 哲直 東京工業大学, 工学院, 助教 (00638984)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 乱数生成問題 / 達成可能領域 / 乱数生成レート / 情報伝送レート / 一般通信路 / 一般多重アクセス通信路 / 一般盗聴通信路

研究成果の概要

本研究では、通信路を利用した乱数の生成と共有について、まだ定式化されていない問題を取り上げ、次の成果を得た。
1)多入力・多出力の一般通信路に対し、通信路の出力列から取り出せる最大の乱数生成レート、誤差εを許容したときの最大の乱数生成レート、および2次のレートを明らかにした。
2)一般通信路、一般盗聴通信路ならびに一般多重アクセス通信路において、送信者が送信した情報を受信者が任意に小さい誤り率で受信すると共に、送信者が送信した情報や傍受者が受信した情報とは独立な乱数を通信路の出力列から受信者が生成する問題を取り上げ、情報伝送レートと乱数生成レートの限界領域(達成可能領域)を明らかにした。

自由記述の分野

情報理論、情報セキュリティ

研究成果の学術的意義や社会的意義

情報源を利用した真の乱数生成問題は、intrinsic randomness 問題として知られ、通信路を用いた真の乱数生成問題は、channel intrinsic randomness 問題と呼ばれる。しかしながら、放送型通信路の出力列から各受信者が互いに独立な真の乱数を生成する問題、あるいは多重アクセス通信路の出力列を用いて真の乱数を生成する問題に対する乱数生成レートの限界などは未知であった。本研究では、これらのまだ定式化されていない問題を取り上げ、乱数の生成レートや共有レートを求めた点に学術的な意義がある。また、乱数生成や乱数共有は安全安心な通信の基盤でもあり、社会的意義も大きい。