Generation and extraction of device fingerprints (quantum fingerprints) based on physics of spin qubits

基于自旋量子位物理的设备指纹（量子指纹）的生成和提取

• 批准号: 22K03497
• 负责人: 棚本 哲史
• 金额: $ 2.08万
• 依托单位: Teikyo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03497/
• 关键词: 量子指紋; スピン量子ビット; PUF; 量子セキュリティ; シリコンナノワイヤー

(1)研究分担者のグループで統計を取る素子の測定を行った。まず通常の平面型トランジスタを300個以上測定した。I-Vのチップ内分布を解析してみたところ、I-VにPUF的要素が少ないことが分かった。これは元々性能が高いトランジスタを選んでしまったため、トラップなどに起因した、I-Vのばらつきが少ないこと、そして初回ということで室温で調べたことが原因であった。次に、よりばらつきが大きいと考えられる、幅３nmオーダーのシリコンナノワイヤー素子を多数（３００個程度）測定を繰り返した。結果を現在、OpenCVにより解析している。OpenCVはI-Vデータを画像として、類似度を見るために使われる。単純なI-V比較では、違いを区別しにくいため、I-V自体をデータ加工して、特徴の抽出に取り組んでいる。(2)研究協力者よりトンネルFETのチップばらつきのデータの解析を開始している。トンネルFETはシリコンナノワイヤーよりもシンプルなI-V特性を示しているため、まずは機械学習を取り入れて、サンプル間の違いを系統的に理解できるかを検討している。(3)PUFの原因として、シリコンデバイス中のトラップ分布がある。理論的にはトラップを介した電気伝導の簡単なモデルを立てた。そしてさらに進めて、トラップそのもののコンピューティングができないかにも取り組んでいる。この一つとして、リザバーコンピューティングへの応用を考察してる。これまでに、数々のリザバーコンピューティングの性能指標を計算できるプログラムを作成した。例えば、Parity Check タスク, Short time memory タスク, timer タスクなどを計算できるようになった。そして、エコステートネットワークモデルでプログラムの計算精度を確認中である。

The main results are as follows: (1) according to the statistics of the research contributors, the data were collected to determine the performance of the participants. Generally speaking, there are more than 300 measuring stations in the plane type. The elements of Imure PUF are analyzed, and the elements are divided into different parts. In terms of performance, high performance, low temperature, low temperature. In the second half of the year, most of the sub-tests (300 degrees) have been tested for the majority of the students in the university, 3nm, and most of them have been tested. Results the results were analyzed by OpenCV in recent years. OpenCV