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Random Variables01:09

Random Variables

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A random variable is a single numerical value that indicates the outcome of a procedure. The concept of random variables is fundamental to the probability theory and was introduced by a Russian mathematician, Pafnuty Chebyshev, in the mid-nineteenth century.
Uppercase letters such as X or Y denote a random variable. Lowercase letters like x or y denote the value of a random variable. If X is a random variable, then X is written in words, and x is given as a number.
For example, let X = the...
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Propagation of Uncertainty from Random Error00:59

Propagation of Uncertainty from Random Error

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An experiment often consists of more than a single step. In this case, measurements at each step give rise to uncertainty. Because the measurements occur in successive steps, the uncertainty in one step necessarily contributes to that in the subsequent step. As we perform statistical analysis on these types of experiments, we must learn to account for the propagation of uncertainty from one step to the next. The propagation of uncertainty depends on the type of arithmetic operation performed on...
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Randomized Experiments01:13

Randomized Experiments

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The randomization process involves assigning study participants randomly to experimental or control groups based on their probability of being equally assigned. Randomization is meant to eliminate selection bias and balance known and unknown confounding factors so that the control group is similar to the treatment group as much as possible. A computer program and a random number generator can be used to assign participants to groups in a way that minimizes bias.
Simple randomization
Simple...
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Reaction Quotient02:35

Reaction Quotient

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The status of a reversible reaction is conveniently assessed by evaluating its reaction quotient (Q). For a reversible reaction described by m A + n B ⇌ x C + y D, the reaction quotient is derived directly from the stoichiometry of the balanced equation as
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Random Sampling Method01:09

Random Sampling Method

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Sampling is a technique to select a portion (or subset) of the larger population and study that portion (the sample) to gain information about the population. Data are the result of sampling from a population. The sampling method ensures that samples are drawn without bias and accurately represent the population. Because measuring the entire population in a study is not practical, researchers use samples to represent the population of interest. Among the various sampling methods used by...
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Quantum Numbers02:43

Quantum Numbers

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It is said that the energy of an electron in an atom is quantized; that is, it can be equal only to certain specific values and can jump from one energy level to another but not transition smoothly or stay between these levels.
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QPP-RNG:真性の乱数を生成する概念的な量子システム

Yurang Randy Kuang1

  • 1Quantropi (Canada), 1545 Carling Av., Suite 620, Ottawa, ON K1Z 8P9, Canada.

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|December 23, 2025
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まとめ

順列ソート過程の測定により真性乱数を生成する量子着想システムを紹介する。この手法は、決定論的要素と非決定論的要素を融合させ、スケーラブルでエントロピー豊富な乱数生成器を創出する。

科学分野:

  • コンピュータサイエンス
  • 情報理論
  • 量子着想コンピューティング

背景:

  • 真性乱数生成器(TRNG)は暗号技術に不可欠である。
  • 既存のTRNGは外部エントロピー源に依存することが多く、セキュリティリスクをもたらす。
  • 量子着想システムは、乱数生成の新しいアプローチを提供する。

研究 の 目的:

  • 真性乱数生成のための新しい量子着想システムの提案と実証。
  • 量子順列パッド乱数生成器(QPP-RNG)というソフトウェアベースのTRNGの開発。
  • 準重ね合わせ量子着想システム(QSQS)内のエントロピー生成メカニズムの調査。

主な方法:

  • 準重ね合わせ量子着想システム(QSQS)フレームワークを開発した。
  • QSQSをソフトウェアを用いて量子順列パッド乱数生成器(QPP-RNG)として実装した。
  • 決定論的な順列数(n_p)と非決定論的なソート時間(t)を測定した。
  • CPUジッター、キャッシュレイテンシ、OSスケジューリングを利用してエントロピーをシードした。

主要な成果:

  • QSQSフレームワークは、n_pとtの偏った分布をモジュロ還元によって一様な出力に変換する。
キーワード:
量子着想システム真性乱数生成順列ソートエントロピー暗号技術

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  • QPP-RNGは、出力エントロピーが理論上の最大値(8ビットに接近)に収束することを示した。
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  • 結論:

    • QSQSは、乱数工学のためのスケーラブルで理論的に根拠のある方法を提供する。
    • QPP-RNGは、決定論的および非決定論的コンポーネントを効果的に融合させ、有機的なエントロピーの創出を実現する。
    • このアプローチは、量子安全時代に不可欠な、乱数生成のための物理学に基づいた視点を提供する。