論文の概要: Single Photon Randomness based on a Defect Center in Diamond

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2007.07522v1
• Date: Wed, 15 Jul 2020 07:43:16 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-09 11:29:35.670081
• Title: Single Photon Randomness based on a Defect Center in Diamond
• Title（参考訳）: ダイヤモンドの欠陥中心に基づく単一光子ランダム性
• Authors: Xing Chen and Johannes Greiner and J\"org Wrachtrup and Ilja Gerhardt
• Abstract要約: 単一の光子がビームスプリッターに衝突し、2つの出力経路のうちの1つで単一の光子検出器によって検出される。 2つの出力モードが1つの光子検出器で観測されると、生成されたクリックは1と0と解釈できる。 ダイヤモンドの欠陥中心からの単一光子に基づくランダムビット発生器を実装した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.0677593299861892
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The prototype of a quantum random number generator is a single photon which impinges onto a beam splitter and is then detected by single photon detectors at one of the two output paths. Prior to detection, the photon is in a quantum mechanical superposition state of the two possible outcomes with - ideally - equal amplitudes until its position is determined by measurement. When the two output modes are observed by a single photon detector, the generated clicks can be interpreted as ones and zeros - and a raw random bit stream is obtained. Here we implement such a random bit generator based on single photons from a defect center in diamond. We investigate the single photon emission of the defect center by an anti-bunching measurement. This certifies the "quantumness" of the supplied photonic input state, while the random "decision" is still based on the vacuum fluctuations at the open port of the beam-splitter. Technical limitations, such as intensity fluctuations, mechanical drift, and bias are discussed. A number of ways to suppress such unwanted effects, and an a priori entropy estimation are presented. The single photon nature allows for a characterization of the non-classicality of the source, and allows to determine a background fraction. Due to the NV-center's superior stability and optical properties, we can operate the generator under ambient conditions around the clock. We present a true 24/7 operation of the implemented random bit generator.
• Abstract（参考訳）: 量子乱数生成器のプロトタイプは、ビームスプリッターに衝突し、2つの出力経路のうちの1つで単一の光子検出器によって検出される単一の光子である。 検出の前には、光子の位置が測定によって決定されるまでの2つの可能な振幅の量子力学的重ね合わせ状態にある。 単一の光子検出器で2つの出力モードが観測されると、生成されたクリックを1と0と解釈でき、生のランダムビットストリームが得られる。 ここでは、ダイヤモンドの欠陥中心からの単一光子に基づくランダムビット発生器を実装する。 我々は, 欠陥中心の単一光子放射をアンチバンチング測定により検討した。 これは供給されたフォトニック入力状態の「量子性」を証明し、ランダムな「決定」はビームスプリッターの開口における真空揺らぎに基づいている。 強度変動,機械的ドリフト,バイアスなどの技術的限界について考察する。 このような望ましくない効果を抑制するいくつかの方法と、事前エントロピー推定について述べる。 単一光子の性質は、ソースの非古典性のキャラクタリゼーションを可能にし、背景分数を決定することができる。 NV中心の安定性と光学特性が優れているため、クロック周囲の環境条件下で発電機を動作させることができる。 実装されたランダムビット発生器の24/7の真の動作を示す。

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