論文の概要: Holographically-controlled random numbers from entangled twisted photons

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2007.07656v1
• Date: Wed, 15 Jul 2020 12:34:44 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-09 09:13:36.382003
• Title: Holographically-controlled random numbers from entangled twisted photons
• Title（参考訳）: 絡み合った光子からのホログラフィック制御ランダム数
• Authors: Michael de Oliveira, Nicholas Bornman, and Andrew Forbes
• Abstract要約: 光の量子状態の重畳に関する射影測定に固有のランダムな結果に基づく量子乱数生成器(QRNG)を提案する。 空間光変調器に符号化された多重ホログラムを用いて、下向き変換された光子を光路の重ね合わせに空間的にマッピングする。 我々のQRNGは1光子当たり$textH_textmin=0.9991pm0.0003$ビットのエントロピーを達成し、NIST統計テストスイートをパスした。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present a quantum random number generator (QRNG) based on the random outcomes inherent in projective measurements on a superposition of quantum states of light. Firstly, we use multiplexed holograms encoded on a spatial light modulator to spatially map down-converted photons onto a superposition of optical paths. This gives us full digital control of the mapping process which we can tailor to achieve any desired probability distribution. More importantly, we use this method to account for any bias present within our transmission and detection system, forgoing the need for time-consuming and inefficient unbiasing algorithms. Our QRNG achieved a min-entropy of $\text{H}_{\text{min}}=0.9991\pm0.0003$ bits per photon and passed the NIST statistical test suite. Furthermore, we extend our approach to realise a QRNG based on photons entangled in their orbital angular momentum (OAM) degree of freedom. This combination of digital holograms and projective measurements on arbitrary OAM combinations allowed us to generate random numbers with arbitrary distributions, in effect tailoring the system's entropy while maintaining the inherent quantum irreproducibility. Such techniques allow access to the higher-dimensional OAM Hilbert space, opening up an avenue for generating multiple random bits per photon.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,光の量子状態の重ね合わせ上の射影的測定に固有のランダム結果に基づく量子乱数生成器(qrng)を提案する。 まず,空間光変調器に符号化された多重ホログラムを用いて,下方変換光子を光路の重ね合わせに空間的にマッピングする。 これにより、所望の確率分布を達成するために調整できるマッピングプロセスの完全なデジタル制御が可能になります。 さらに重要なことは、この手法が送信・検知システムに存在するバイアスを考慮し、時間と非効率な非バイアスアルゴリズムの必要性を排除していることです。 我々のQRNGは、光子当たりの$\text{H}_{\text{min}}=0.9991\pm0.0003$ビットのエントロピーを達成し、NIST統計テストスイートをパスした。 さらに、軌道角運動量(oam)の自由度に絡み合った光子に基づくqrngを実現するためのアプローチを拡張した。 このデジタルホログラムと任意のoamの組み合わせによる射影計測の組み合わせにより、任意の分布を持つ乱数を生成することができ、本質的な量子再現性を維持しながらシステムのエントロピーを調整できた。 このような手法により、高次元のOAMヒルベルト空間にアクセスでき、光子毎に複数のランダムビットを生成するための道を開くことができる。

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