秘密情報の抜き取りに耐性を持つイジングモデル暗号化に関する研究

抗秘密信息提取的Ising模型加密研究

• 批准号: 20K19803
• 负责人: 多和田 雅師
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K19803/
• 关键词: イジングモデル; イジング模型; 暗号化イジングモデル; 量子アニーリング

組合せ最適化問題を解くハードウェアとして量子アニーリング等イジングマシンが研究開発されている．量子アニーリング等イジングマシンでは組合せ最適化問題からイジングモデルと呼ばれるデータ構造を構築して入力に使用する．量子アニーリング等イジングマシンがクラウドサービスとして提供されている場合に，イジングモデルは遠隔地に送らなければならずクラウドサービス外部に流出する可能性がある．イジングモデルから元の組合せ最適化問題を再構築する手法が存在し，組合せ最適化問題に埋め込まれている秘匿情報が第三者に盗み出される危険性が示されている．本研究ではイジングモデルから元の組合せ最適化問題へ再構築されるのを防ぐため，対象となるイジングモデルを，再構築を阻害するイジングモデルに変換する．イジングモデルの外部磁場係数と相互作用係数の値を変更して元の組み合わせ最適化問題への再構築を阻害することを考える．量子アニーリング等イジングマシンによりイジングモデルのエネルギが最小化されるときに元の組合せ最適化問題の解が求まるように，イジングモデルの外部磁場係数と相互作用係数の値は構築されている．エネルギー関数が最小となる解が得られていないとき制約のペナルティ係数の値は最適値が求まらないため，外部磁場係数と相互作用係数に乱択な値を加算しても量子アニーリング等イジングマシンの求解性能に大きく影響はない．元の組み合わせ最適化問題への再構築されないイジングモデルを変換により生成する方法を研究した．

诸如量子退火之类的伊辛机正在被研究和开发为解决组合优化问题的硬件。在量子退火等伊辛机中，称为伊辛模型的数据结构是根据组合优化问题构建的并用作输入。当像量子退火这样的伊辛机作为云服务提供时，伊辛模型必须发送到远程位置，并且可能会泄漏到云服务之外。有一种方法可以从伊辛模型中重建原始组合优化问题，并且已经表明，组合优化问题中嵌入的机密信息存在被第三方窃取的风险。在本研究中，为了防止Ising模型被重构为原始组合优化问题，将目标Ising模型转换为抑制重构的Ising模型。考虑改变Ising模型的外部磁场系数和相互作用系数的值来抑制对原始组合优化问题的重构。构建伊辛模型的外部磁场系数和相互作用系数的值，以便在通过量子退火等伊辛机最小化伊辛模型的能量时找到原始组合优化问题的解。当没有得到最小化能量函数的解时，无法确定约束的惩罚系数的最优值，因此即使在外部磁场系数和相互作用系数上添加随机值，量子退火也不会发生。发生对机器的解决方案性能没有显着影响。我们研究了一种生成 Ising 模型的方法，该模型不通过变换重构为原始组合优化问题。

项目成果

Reconstruction of combinatorial optimization problems from Ising models

从伊辛模型重构组合优化问题

• 发表时间: 2021
• 作者: Masashi Tawada;Nozomu Togawa
• 通讯作者: Nozomu Togawa

Designing Stochastic Number Generators Sharing a Random Number Source Based on the Randomization Function

基于随机化函数设计共享随机数源的随机数生成器

• 发表时间: 2020
• 作者: Masashi Tawada;Nozomu Togawa
• 通讯作者: Nozomu Togawa