論文の概要: Provably-secure quantum randomness expansion with uncharacterised homodyne detection

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.03660v2
• Date: Thu, 9 Jun 2022 14:50:19 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-10 04:17:51.800449
• Title: Provably-secure quantum randomness expansion with uncharacterised homodyne detection
• Title（参考訳）: 非キャラクタリゼーションホモダイン検出によるセキュアな量子ランダムネス展開
• Authors: Chao Wang, Ignatius William Primaatmaja, Hong Jie Ng, Jing Yan Haw, Raymond Ho, Jianran Zhang, Gong Zhang, and Charles Ci-Wen Lim
• Abstract要約: 量子乱数生成器(QRNG)は、何らかの側情報を持っているエージェントであっても、確実にランダムな数を生成することができる。 このようなシステムは通常、使用される要素は正確に校正され、信頼できるセキュリティ分析のために有効に認定される必要がある。 測定装置の校正要求を完全に除去するQRNGプロトコルを提案,設計,実験的に提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.166727618150196
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum random number generators (QRNGs) are able to generate numbers that are certifiably random, even to an agent who holds some side-information. Such systems typically require that the elements being used are precisely calibrated and validly certified for a credible security analysis. However, this can be experimentally challenging and result in potential side-channels which could compromise the security of the QRNG. In this work, we propose, design and experimentally demonstrate a QRNG protocol that completely removes the calibration requirement for the measurement device. Moreover, our protocol is secure against quantum side-information. We also take into account the finite-size effects and remove the independent and identically distributed requirement for the measurement side. More importantly, our QRNG scheme features a simple implementation which uses only standard optical components and are readily implementable on integrated-photonic platforms. To validate the feasibility and practicability of the protocol, we set up a fibre-optical experimental system with a home-made homodyne detector with an effective efficiency of 91.7% at 1550nm. The system works at a rate of 2.5MHz, and obtains a net randomness expansion rate of 4.98kbits/s at 1E10 rounds. Our results pave the way for an integrated QRNG with self-testing feature and provable security.
• Abstract（参考訳）: 量子乱数生成器(QRNG)は、何らかの側情報を持っているエージェントであっても、確実にランダムな数を生成することができる。 このようなシステムは通常、使用される要素が正確に校正され、信頼できるセキュリティ分析のために検証される必要がある。 しかし、これは実験的に困難であり、QRNGのセキュリティを損なう可能性のあるサイドチャネルとなる可能性がある。 本研究では,計測装置の校正要件を完全に除去するQRNGプロトコルを提案し,設計し,実験的に実証する。 さらに、我々のプロトコルは量子側情報に対して安全である。 また,有限サイズの効果を考慮に入れ,測定側の独立かつ同分布の要件を取り除いた。 さらに重要なことは、QRNG方式は、標準光学部品のみを使用し、統合フォトニックプラットフォームで容易に実装できるシンプルな実装である。 提案プロトコルの実現可能性と実用性を検証するため,1550nmで91.7%の有効効率を有する自家製ホモダイン検出器を用いた繊維光学実験システムを構築した。 このシステムは2.5MHzの速度で動作し、1E10ラウンドで4.98kbits/sのランダム性拡張レートを得る。 我々の結果は、自己テスト機能と証明可能なセキュリティを備えたQRNGの統合の道を開いた。

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