論文の概要: An Ultra-fast Quantum Random Number Generation Scheme Based on Laser Phase Noise

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.17380v1
• Date: Wed, 29 Nov 2023 06:15:51 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-30 22:29:36.685191
• Title: An Ultra-fast Quantum Random Number Generation Scheme Based on Laser Phase Noise
• Title（参考訳）: レーザー位相雑音に基づく超高速量子ランダム数生成法
• Authors: Jie Yang, Mei Wu, Yichen Zhang, Jinlu Liu, Fan Fan, Yang Li, Wei Huang, Heng Wang, Yan Pan, Qi Su, Yiming Bian, Haoyuan Jiang, Jiayi Dou, Song Yu, Bingjie Xu, Bin Luoand Hong Guo
• Abstract要約: レーザー位相ノイズに基づく量子乱数生成器は、一般的に速度と実装の複雑さに制限される。 本稿では、量子エントロピー源の潜在的な帯域幅を利用して、対応する量子エントロピー源の帯域幅を20GHzまで実験的に増強する。 超高速な218Gbpsの生成速度が示され、レーザー位相ノイズに基づくスキームの1桁の新たな記録が樹立された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 21.674114520629555
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Based on the intrinsic random property of quantum mechanics, quantum random number generators allow for access of truly unpredictable random sequence and are now heading towards high performance and small miniaturization, among which a popular scheme is based on the laser phase noise. However, this scheme is generally limited in speed and implementation complexity, especially for chip integration. In this work, a general physical model based on wiener process for such schemes is introduced, which provides an approach to clearly explain the limitation on the generation rate and comprehensively optimize the system performance. We present an insight to exploit the potential bandwidth of the quantum entropy source that contains plentiful quantum randomness with a simple spectral filtering method and experimentally boost the bandwidth of the corresponding quantum entropy source to 20 GHz, based on which an ultra-fast generation rate of 218 Gbps is demonstrated, setting a new record for laser phase noise based schemes by one order of magnitude. Our proposal significantly enhances the ceiling speed of such schemes without requiring extra complex hardware, thus effectively benefits the corresponding chip integration with high performance and low implementation cost, which paves the way for its large-scale applications.
• Abstract（参考訳）: 量子力学の固有ランダム性に基づいて、量子乱数生成器は真の予測不能な乱数列へのアクセスを可能にし、現在、レーザー位相ノイズに基づく一般的なスキームである高性能で小型化に向かっている。 しかし、この方式は一般に、特にチップ統合において、速度と実装の複雑さに制限がある。 本研究では,このようなスキームのワイナープロセスに基づく一般物理モデルを導入し,生成率の限界を明確に説明し,システム性能を総合的に最適化するアプローチを提案する。 本稿では, 簡単なスペクトルフィルタリング法により多量の量子ランダム性を含む量子エントロピー源の潜在的な帯域幅を利用して, 超高速発生速度218Gbpsの量子エントロピー源の帯域幅を20GHzまで実験的に増加させ, レーザー位相ノイズに基づくスキームの新たな記録を1桁に設定する。 提案手法は,複雑なハードウェアを必要とせず,その天井速度を大幅に向上させるため,高性能かつ低実装コストのチップ統合を効果的に実現し,大規模アプリケーションへの道を開く。

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