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公開番号2025076078
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-15
出願番号2023187753
出願日2023-11-01
発明の名称暗号化装置、最適化システム、暗号化方法および暗号化プログラム
出願人日本電気株式会社
代理人個人,個人
主分類G09C 1/00 20060101AFI20250508BHJP(教育;暗号方法;表示;広告;シール)
要約【課題】もとのモデルの内容を推測困難に暗号化できる暗号化装置を提供する。
【解決手段】モデル入力手段81は、ハミルトニアンで表わされたモデルの入力を受け付ける。モデル書換手段82は、モデルに含まれる変数から選択される一の変数を、同じ値になる制約が課せられる複数のダミー変数に書き換えた書換後モデルを生成する。また、モデル書換手段82は、ダミー変数の係数の総和が一の変数の係数になるように、書換後モデルを生成する。
【選択図】図8
特許請求の範囲【請求項1】
ハミルトニアンで表わされたモデルの入力を受け付けるモデル入力手段と、
前記モデルに含まれる変数から選択される一の変数を、同じ値になる制約が課せられる複数のダミー変数に書き換えた書換後モデルを生成するモデル書換手段とを備え、
前記モデル書換手段は、前記ダミー変数の係数の総和が前記一の変数の係数になるように、前記書換後モデルを生成する
ことを特徴とする暗号化装置。
続きを表示(約 1,400 文字)【請求項2】
前記モデル書換手段は、ダミー変数の符号を一の変数の符号と変化させない制約を含む書換後モデルを生成する
請求項1記載の暗号化装置。
【請求項3】
前記モデル書換手段は、各ダミー変数をノードとし、相互作用を有する前記ノードをエッジで結ぶグラフが連結グラフである場合、結ばれる前記ノードが示す変数の値が同じになる制約を示す項を追加した書換後モデルを生成する
請求項1または請求項2記載の暗号化装置。
【請求項4】
前記モデル書換手段は、ダミー変数の係数の値を予め特定された範囲内になるように設定する
請求項1または請求項2記載の暗号化装置。
【請求項5】
イジングマシンに書換後モデルの最適化処理を実行させる実行手段を備え、
前記実行手段は、前記書換後モデルに含まれる変数のうち、書き換えたダミー変数の数が大きい変数ほど、信頼性の低い量子ビットに割り当てる
請求項1または請求項2記載の暗号化装置。
【請求項6】
入力されたモデルに含まれる変数のインデックスを変換する変数インデックス変換手段を備え、
前記変数インデックス変換手段は、前記モデルに含まれる変数間で当該変数のインデックスを相互に代えることで、それぞれの変数のインデックスを変換する
請求項1または請求項2記載の暗号化装置。
【請求項7】
ハミルトニアンで表わされたモデルの最適化処理を実行するイジングマシンと、
前記イジングマシンに前記モデルを送信して、最適化処理を実行させる暗号化装置とを備え、
前記暗号化装置は、
ハミルトニアンで表わされたモデルの入力を受け付けるモデル入力手段と、
前記モデルに含まれる変数から選択される一の変数を、同じ値になる制約が課せられる複数のダミー変数に書き換えた書換後モデルを生成するモデル書換手段と、
前記イジングマシンに前記書換後モデルの最適化処理を実行させる実行手段とを含み、
前記モデル書換手段は、前記ダミー変数の係数の総和が前記一の変数の係数になるように、前記書換後モデルを生成する
ことを特徴とする最適化システム。
【請求項8】
コンピュータが、ハミルトニアンで表わされたモデルの入力を受け付け、
前記コンピュータが、前記モデルに含まれる変数から選択される一の変数を、同じ値になる制約が課せられる複数のダミー変数に書き換えた書換後モデルを生成し、
前記コンピュータが、前記ダミー変数の係数の総和が前記一の変数の係数になるように、前記書換後モデルを生成する
ことを特徴とする暗号化方法。
【請求項9】
コンピュータに、
ハミルトニアンで表わされたモデルの入力を受け付けるモデル入力処理、および、
前記モデルに含まれる変数から選択される一の変数を、同じ値になる制約が課せられる複数のダミー変数に書き換えた書換後モデルを生成するモデル書換処理を実行させ、
前記モデル書換処理で、前記ダミー変数の係数の総和が前記一の変数の係数になるように、前記書換後モデルを生成させる
ための暗号化プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、対象とするモデルを暗号化する暗号化装置、暗号化方法および暗号化プログラム、並びに、最適化システムに関する。
続きを表示(約 1,600 文字)【背景技術】
【0002】
量子アニーリングやシミュレーテッドアニーリングに基づくイジングマシンは、クラウドコンピューティングによる形態で利用されることが多い。その場合、イジングマシンの提供者が、クラウドマシンを利用する利用者が用いる組合せ最適化問題の情報を盗み見ることは、原理的に可能である。
【0003】
組合せ最適化問題の情報が漏洩することは好ましくない。そこで、イジングマシンに送信された情報を盗み見ても、どのような最適化問題を解いているか分からなくするような暗号化を行えることが望ましい。
【0004】
例えば、非特許文献1では、暗号化に関連する技術として、イジングモデルで用いられる変数の符号をランダムに反転させることによって、イジングマシンに入力されるイジングモデルを暗号化する手法が提案されている。
【0005】
なお、非特許文献2には、量子ビットの冗長化について記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0006】
D. O'Malley and J. K. Golden, "Homomorphic Encryption for Quantum Annealing with Spin Reversal Transformations," 2020 IEEE High Performance Extreme Computing Conference (HPEC), Waltham, MA, USA, 2020, doi: 10.1109/HPEC43674.2020.9286176.
K. L. Pudenz, T. Albash, and D. A. Lidar. "Error-corrected quantum annealing with hundreds of qubits," Nature communications 5.1, 2014
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
非特許文献1に記載された方法による暗号化は、変数の符号を変更するだけであるため、制約条件等が推測される可能性が高く、十分に暗号化できているとは言い難い。
【0008】
そこで、本開示は、もとのモデルの内容を推測困難に暗号化できる暗号化装置、暗号化方法および暗号化プログラム、並びに、その暗号化装置を用いた最適化システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本開示による暗号化装置は、ハミルトニアンで表わされたモデルの入力を受け付けるモデル入力手段と、モデルに含まれる変数から選択される一の変数を、同じ値になる制約が課せられる複数のダミー変数に書き換えた書換後モデルを生成するモデル書換手段とを備え、モデル書換手段が、ダミー変数の係数の総和が一の変数の係数になるように、書換後モデルを生成することを特徴とする。
【0010】
本開示による最適化システムは、ハミルトニアンで表わされたモデルの最適化処理を実行するイジングマシンと、イジングマシンにモデルを送信して、最適化処理を実行させる暗号化装置とを備え、暗号化装置が、ハミルトニアンで表わされたモデルの入力を受け付けるモデル入力手段と、モデルに含まれる変数から選択される一の変数を、同じ値になる制約が課せられる複数のダミー変数に書き換えた書換後モデルを生成するモデル書換手段と、イジングマシンに書換後モデルの最適化処理を実行させる実行手段とを含み、モデル書換手段が、ダミー変数の係数の総和が一の変数の係数になるように、書換後モデルを生成することを特徴とする。
(【0011】以降は省略されています)

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