| 講演名 | 2022-11-04 タイミングジッタを利用して真性乱数を生成する超伝導集積回路の評価 佐藤 健太(電通大), 瀬賀 直功(*), 島田 宏(電通大), 水柿 義直(電通大), |
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| 抄録(和) | 暗号分野では完全にランダムな真性乱数が必要とされており，真性乱数の生成が可能なハードウェア乱数生成器 (Hardware Random Number Generator: HRNG) が研究されている．単一磁束量子 (Single Flux Quantum: SFQ) を利用する超伝導SFQ回路では，高速に発振する１つのオシレータと，トリガ信号での熱雑音によるタイミングジッタを利用したHRNGが研究されている．本研究では，Clock OscillatorとGate Oscillatorの２つのオシレータ（それぞれの発振周波数をfclkとfgateとする）により参照するタイミングジッタを増加させ，オシレータ周波数の変動への耐性を強化したHRNGを設計し，数値計算によるオシレータ周波数に対する動作特性の評価と，測定による回路動作の評価を行った．数値計算において， fclk ? 60 GHzでは，１が出現する確率がfclk ? fgateで極小となった．また，fgate = 69.2 GHzでは，fclkの変動が乱数検定FIPS140-2の合格率に与える影響は小さかった．試作回路の測定においては，fclk = 48.79 GHz，fgate = 19.81 GHzで生成した1 Mbitsの乱数列が乱数検定SP 800-22に合格した． |
| 抄録(英) | A Hardware Random Number Generator (HRNG), which generates true random number sequences, is studied. In superconducting Single Flux Quantum (SFQ) circuitry, HRNGs that utilized timing jitters in trigger signals have been demonstrated. In this research, we proposed an HRNG with two oscillators to enhance stability against variation of oscillator frequencies. We investigated the characteristics of random numbers generated by the proposed HRNG not only by numerical simulation but also by experiments using Nb test circuits. In numerical simulation, the probability of “1” in random number sequences had a local minimum at that fclk (the clock oscillator frequency) and fgate (the gate oscillator frequency) was approximately equal (fclk ? fgate) for fclk ? 60 GHz. Also, the pass rate of random number test FIPS 140-2 was little affected by variations of fclk at fgate = 69.2 GHz. In experimental measurements, 1 Mbits random number sequences generated by a test circuit were passed the random number test SP 800-22 at fclk = 48.79 GHz and fgate = 19.81 GHz. |
| キーワード(和) | 超伝導集積回路 / SFQ回路 / ハードウェア乱数生成回路 / 真性乱数 |
| キーワード(英) | Superconducting integrated circuit / SFQ circuit / Hardware random number generator / True random number |
| 資料番号 | SCE2022-10 |
| 発行日 | 2022-10-28 (SCE) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | SCE |
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| 開催期間 | 2022/11/4(から1日開催) |
| 開催地（和） | 東北大学 電気通信研究所 |
| 開催地（英） | RIEC, Tohoku Univ. |
| テーマ（和） | 超伝導エレクトロニクス一般 |
| テーマ（英） | Superconducting Electronics |
| 委員長氏名（和） | 水柿 義直(電通大) |
| 委員長氏名（英） | Yoshinao Mizugaki(Univ. of Electro-Comm.) |
| 副委員長氏名（和） | |
| 副委員長氏名（英） | |
| 幹事氏名（和） | 小野美 武(福岡工大) / 小山 大介(金沢工大) |
| 幹事氏名（英） | Takeshi Onomi(Fukuoka Inst. of Tech) / Daisuke Oyama(Kanazawa Inst. of Tech.) |
| 幹事補佐氏名（和） | 赤池 宏之(大同大) |
| 幹事補佐氏名（英） | Hiroyuki Akaike(Daido Univ.) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Superconductive Electronics |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | タイミングジッタを利用して真性乱数を生成する超伝導集積回路の評価 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | True Random Number Sequences Generated by Utilizing Timing Jitters in Superconducting Integrated Circuits |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 超伝導集積回路 / Superconducting integrated circuit |
| キーワード(2)（和/英） | SFQ回路 / SFQ circuit |
| キーワード(3)（和/英） | ハードウェア乱数生成回路 / Hardware random number generator |
| キーワード(4)（和/英） | 真性乱数 / True random number |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 佐藤 健太 / Kenta Sato |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 電気通信大学(略称：電通大) The University of Electro-Communications(略称：UEC) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 瀬賀 直功 / Naonori Sega |
| 第 2 著者 所属（和/英） | *(略称：*) *(略称：*) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 島田 宏 / Hiroshi Shimada |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 電気通信大学(略称：電通大) The University of Electro-Communications(略称：UEC) |
| 第 4 著者 氏名（和/英） | 水柿 義直 / Mizugaki Yoshinao |
| 第 4 著者 所属（和/英） | 電気通信大学(略称：電通大) The University of Electro-Communications(略称：UEC) |
| 発表年月日 | 2022-11-04 |
| 資料番号 | SCE2022-10 |
| 巻番号（vol） | vol.122 |
| 号番号（no） | SCE-240 |
| ページ範囲 | pp.6-10(SCE), |
| ページ数 | 5 |
| 発行日 | 2022-10-28 (SCE) |