論文の概要: Certified randomness in tight space
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.03536v1
- Date: Mon, 9 Jan 2023 17:34:48 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-10 17:53:51.751580
- Title: Certified randomness in tight space
- Title（参考訳）: タイトスペースにおける認定ランダム性
- Authors: Andreas Fyrillas, Boris Bourdoncle, Alexandre Ma\"inos,
Pierre-Emmanuel Emeriau, Kayleigh Start, Nico Margaria, Martina Morassi,
Aristide Lema\^itre, Isabelle Sagnes, Petr Stepanov, Thi Huong Au,
S\'ebastien Boissier, Niccolo Somaschi, Nicolas Maring, Nadia Belabas, Shane
Mansfield
- Abstract要約: 小型のアプリケーション・レディ・デバイス上での認証ランダムネス生成の一般的な方法を提案する。
実世界のアプリケーションでは,ランダム性が最も高い2量子フォトニックデバイスを実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 40.96261204117952
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Reliable randomness is a core ingredient in algorithms and applications
ranging from numerical simulations to statistical sampling and cryptography.
The outcomes of measurements on entangled quantum states can violate Bell
inequalities, thus guaranteeing their intrinsic randomness. This constitutes
the basis for certified randomness generation, which applies to untrusted
devices. However, this certification requires several spacelike separated
devices, making it unfit for a compact apparatus. Here we provide a general
method for certified randomness generation on a small-scale application-ready
device and perform an integrated photonic demonstration combining a solid-state
emitter and a glass chip. In contrast to most existing certification protocols,
which in the absence of spacelike separation are vulnerable to loopholes
inherent to realistic devices, the protocol we implement accounts for
information leakage to be compatible with emerging compact scalable devices. We
demonstrate a 2-qubit photonic device that achieves the highest standard in
randomness yet is cut out for real-world applications. The full 94.5-hour-long
stabilized process harnesses a bright and stable single-photon quantum-dot
based source, feeding into a reconfigurable photonic chip, with stability in
the milliradian range on the implemented phases and consistent
indistinguishably of the entangled photons above 93%. Using the contextuality
framework, we robustly certify the highest standard of private randomness
generation, i.e. cryptographic security even in the presence of quantum side
information. This is a prototype for the controlled alliance of quantum
hardware and protocols to reconcile practical limitations and
device-independent certification.
- Abstract（参考訳）: 信頼性のあるランダム性は、数値シミュレーションから統計サンプリングや暗号まで、アルゴリズムや応用において核となる要素である。
絡み合った量子状態における測定結果がベルの不等式に違反し、固有ランダム性が保証される。
これは、信頼できないデバイスに適用される認定ランダムネス生成の基礎を構成する。
しかし、この認証にはいくつかのスペースライクな分離デバイスが必要であり、コンパクト機器には不適当である。
本稿では、小型のアプリケーション対応デバイス上での認定乱数生成の一般的な方法を提案し、固体エミッタとガラスチップを組み合わせた統合フォトニックデモンストレーションを行う。
空間的な分離がなければ、現実のデバイスに固有の抜け穴に脆弱な既存の認証プロトコルとは対照的に、我々が実装するプロトコルは、情報漏洩が新興のコンパクトなスケーラブルなデバイスと互換性があることを考慮に入れている。
実世界のアプリケーションでは無作為性が最も高い2量子ビットフォトニックデバイスが欠落していることを示す。
完全な94.5時間安定化プロセスは、明るく安定な単光子量子ドットベースのソースを利用し、再構成可能なフォトニックチップに供給し、実装された位相におけるミリラジアン範囲の安定性と、93%以上のエンタングル光子の一貫性を両立させる。
文脈性フレームワークを用いて、量子側情報の存在下においても、プライベートランダムネス生成の最高標準である暗号セキュリティを確実に認定する。
これは、実用上の限界とデバイスに依存しない認証を和らげるため、量子ハードウェアとプロトコルの制御されたアライアンスのためのプロトタイプである。
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