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テクノロジー

パリティ対称性を利用して理想的な乱数実現 38

ストーリー by nagazou
乱数 部門より
原子核の崩壊のタイミングを乱数生成に使用する手法が以前から研究されていたそうだ。しかしそのランダム性と秘匿性の厳密な証明は確立していなかった。そんな中、高エネルギー加速器研究機構(KEK)の筒井泉氏らの研究グループは、パリティ(空間反転)対称性を持つ原子核の崩壊現象から生成される量子乱数のランダム性と秘匿性に、厳密な証明を与えることに成功したという。世界初とのこと。これにより、信頼性の保証された小型の乱数生成器の実用化が期待できるとしている(東京大学工学部プレスリリース日経クロステック)。
  • by Anonymous Coward on 2022年08月05日 14時26分 (#4302370)

    乱数ジェネレータって、熱雑音とか半導体の各種雑音とかを源情報とした
    ものがすでにあると思いますが、それでは不十分だから、わざわざ件のようなことを
    やっているのだと思うのですが、かような高度な技術を必要とする動機は
    なんなのでしょうか。
    簡便に使える熱雑音じゃ乱数に使ったとき信頼性が足りない?なぜ?
    そもそも原理的に統計的な分布がアレで気に入らないとかでしょうか?

    ここに返信
    • by Anonymous Coward on 2022年08月05日 14時38分 (#4302381)

      基礎研究って、そういうものだぜ。

      なんでそんなの必要なの? だいたいこのぐらいで良くない? って思ってたのが、数年数十年後にやっぱその基礎研究意味ありました、ってなるのが基礎研究。
      まぁ埋もれるのも多いけども。

      あとはまぁ、原理上絶対に偏りがなく、秘匿性を突破できないと証明されているのなら、安心して使えるってのは大きいんじゃない?
      色々研究して論文書いたあげく、乱数が偏ってましたじゃ目も当てられないしな…。

    • by Anonymous Coward

      ソース見たら動機書いてあったけど
      うーん 熱雑音が負ける日?
      杞憂のような気もする

      • by Anonymous Coward

        高度に発達した観測技術をもってすれば予測できちゃう的な?

    • by Anonymous Coward

      結局のところ雑音は連続的な値だから。

    • by Anonymous Coward

      今まで量子雑音の厳密なランダム性と秘匿性が証明されていなかったとあるのですから、
      それを証明したいってだけで十分すぎる動機になると思うんですが

      乱数ジェネレーターとして使えるなんてのはオマケみたいなもんでしょう

      • by Anonymous Coward

        量子雑音のランダム性と秘匿性を証明する動機って乱数ジェネレータに使いたい以外何かあるんですか?

        • by Anonymous Coward

          「証明されてないものは証明したい」が動機。

        • by Anonymous Coward

          ジェネレーターでなくてもいい。

        • by Anonymous Coward

          本当はランダムじゃなくて、直感的には分からない規則性があったって事になれば
          じゃあそのメカニズムは?てんでもっとセンセーショナルだったんじゃないかなぁ

          残念ながらそうじゃなかったけど、証明されてなかったことが証明できたって事は
          それだけ学術が進歩したわけだから

          ところで君はそんな事を訊いてどういう判断をしたいの?
          今の我々が「乱数ジェネレーターにしか使えないね」って結論したところで、それは単に今の我々の知見の範囲でそうだってだけで、
          未来永劫、人類がこの証明にその程度の有用性しか見出せないと判断する理由にはならないんだけど

    • by Anonymous Coward

      完全な乱数であれば、関心の分離が成立するので、利用する側は単に利用する以上にあれこれ考える必要はないんですよ

    • by Anonymous Coward

      これから計算速度がもっと速くなった時に
      従来型の素子では乱数を取得できる周波数が頭打ちになるとか?
      素子を多数使う方法もあるでしょうが、周波数が上がるにつれ大型になってしまう。

      将来は量子力学を使ったステキな方法で
      「信頼性の保証された小型の乱数生成器の実用化が期待できる」
      のでしょう。
      知らんけど

    • by Anonymous Coward

      多くの乱数発生器は、偏りがある可能性のある生データをハッシュ関数にかけることで偏りをなくす
      たとえば、偏りの可能性がある生データ1024bitをハッシュ関数にかけて256bitの乱数を作ることで、
      偏りの影響を無効化する

    • by Anonymous Coward

      Rレジスタみたいにくるくるしてるだけとは言え乱数レジスタを持ってるのはZ-80ぐらいなものなのだろうか。

      • by Anonymous Coward
        きょうびのCPUは物理乱数発生器を積んでるのでは
        具体的にはIvy Bridge以降
      • by Anonymous Coward

        別に乱数のために用意したレジスタではないことはわかってるんだろうけど、
        Rレジスタによる乱数は当時でも低コストで乱数っぽい値を得るための手法で、まともな乱数が必要な場合に使うようなものじゃなかった。

      • by Anonymous Coward

        TSCレジスタとかその手のクロックをカウントするレジスタならあるじゃん。
        8Bit CPUとかだと計算コストが高いから最悪の場合の代用としての需要があっただけだと思う。

    • by Anonymous Coward

      熱雑音のランダム性が厳密には証明できないからでは?

    • by Anonymous Coward

      生成速度はよく問題になりますね

  • by Anonymous Coward on 2022年08月05日 14時30分 (#4302372)

    つまり、猫が生きているかどうかは信頼性高く秘匿されていると。

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      お願いです。助けてください。
      昨日までは元気に鳴き声をあげていたのに、今朝になったらあまりにもか細い声で……。

      くらいの秘匿性かも。

    • by Anonymous Coward

      その存在が猫であるということの前には生死なんて些細な事。

  • by Anonymous Coward on 2022年08月05日 15時30分 (#4302427)

    パリティ対称性って破れてるんじゃなかったっけ

    ここに返信
    • by Anonymous Coward on 2022年08月05日 15時42分 (#4302440)

      プレスリリース見れば書いてあるけど、パリティ対称性が破れてるのはβ崩壊のみで、α崩壊とγ崩壊は維持されているとのこと。
      なので、α崩壊する元素を使い、検出器を上下に設置して、どちらの検出器に検知されるか、ってのは完全にランダムで予測できない、ってことになるみたい。
      上下の対称≒パリティ対称性。(実際はXYZ軸全部が逆。鏡像というか裏?)

  • by Anonymous Coward on 2022年08月05日 15時37分 (#4302434)

    物理を完全に記述できる理論なんてまだないんだから、観測事実を積み上げて「多分こうだろう」としか言えないんじゃないのか?

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      まぁ層の通りなんだけど、α崩壊でのパリティ対称性の破れが発見できたら、ノーベル賞級どころか物理学史に名を残す大発見なので問題無い。
      そういうことはまず起きないだろうという意味と、起きたらその時修正すれば良いという意味で。

      科学ってそういうもんだよね。
      「証明」って言葉使っていても、物理学と数学じゃ意味が違ったりするのが面白い。
      無論、法学だともっと違う…。

      • by Anonymous Coward

        熱雑音が予測できたとしても、ノーベル賞級どころか物理学史に名を残す大発見だと思う

        • by Anonymous Coward

          熱雑音は、攻撃者により操作できる可能性がある。
          例えば温度管理をうまく乗っ取って、偏りがあるようにするとかね。
          ※個人的には無理じゃんって思うんだが「今後の解析により知られざる規則性が発見され」るかも、って言われると反論はできない…。
          ※原子核崩壊より遙かに複雑なので、例えばフォノンとか絡んで規則性とか発生してとか無いとはいえない気がしなくもない(※門外漢の戯れ言です)

          放射性物質の崩壊を使った乱数も、崩壊はランダムなタイミングで起きることを利用して時間軸で乱数を作っているのが従来の方法だけど、これだと何らかの固定タイミングの注入、も

          • by Anonymous Coward

            熱雑音をたとえば16bitデータで取得して、全部使わずに下位8bitだけ使うことで、
            攻撃者に介入されるリスクが大きく減る

            さらに下位8bitデータをたとえば1024bit集めて、それを256bitのハッシュ関数にかけて、
            256bitデータを作ると、さらに攻撃者に介入される確率が減る

            • by Anonymous Coward

              それは無意味。
              なぜかというと、ここで議論してるのは「量子もつれの注入すらできる」ぐらいの未来技術だから。

              例えば熱雑音に何らかの法則があると見抜かれた時代を想定する。(大前提。)
              その場合、下位ビットだけ見たところで、法則性によりバレてる。
              ハッシュしたところで、ハッシュ関数はおそらくバレているし疑似乱数でしかない。
              どんだけ目くらまししたところで、単に解読まで時間や手間がかかるというだけで、本質的には予測可能のままなんだよ。
              そして想定されてる未来技術だと、解読の手間はかからないと思われる。(そういう想定なので)

              今の現時点での技術なら、ハッシュ掛けときゃ大丈夫だろ、って言えるんだけどねぇ…。

              • by Anonymous Coward

                今の現時点での技術なら、ハッシュ掛けときゃ大丈夫だろ、って言えるんだけどねぇ…。

                ただそれだと、ハッシュアルゴリズムの研究進めれば充分じゃない?ってことになりかねないんだよな。
                解読側の技術にブレイクスルーがあったりすると手遅れになりかねない。

    • by Anonymous Coward

      この手のやつは「広く支持されているいくつかの理論が正しいとするなら、必ずこうなることを証明」と考えればいいよ。

      たとえば「エネルギー保存則が正しければ必ずこうなる」を否定するには「エネルギー保存則が間違ってる」か「エネルギー保存則が正しくてもそうならない場合がある」のどちらかが必要になる。

    • by Anonymous Coward

      帰納法において結論が真である保証はない、って話を今更持ち出す意義は見いだせないけど、
      何か別に言いたいことがあるの?

    • by Anonymous Coward

      若干トートロジー的な感はあるよね。
      実験的に十分に確からしい量子力学の仮定を数学的な基礎として証明する、というのは。
      量子的な「確立」がシミュレーション仮説宜しく疑似乱数であったとしても、現代科学の測定能力で見破れるかというと…?

      • by Anonymous Coward

        シミュレーション仮説宜しく疑似乱数であったとしても、現代科学の測定能力で純粋な乱数としての性質を満たしていれば純粋な乱数として差し支えない。
        そうでないことがわかればその時点で理論を修正する。
        今の科学もそういう積み重ねの結果だ。

        • by Anonymous Coward

          実験科学、実用レベルではそれで良いんだが、数学的な証明という言葉に期待されるものなんですかね。
          空間反転が厳密に識別不可能(対称)であれば測定したスピンも厳密に予測不可能である、という事のようですが。
          ちょっとハッタリ効かせすぎじゃないかなあ。

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