論文の概要: Quantum Random Number Generation Based on Phase Reconstruction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.08325v1
• Date: Tue, 16 Jan 2024 12:44:24 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-17 14:14:18.900624
• Title: Quantum Random Number Generation Based on Phase Reconstruction
• Title（参考訳）: 位相再構成に基づく量子乱数生成
• Authors: Jialiang Li and Zitao Huang and Chunlin Yu and Jiajie Wu and Tongge Zhao and Xiangwei Zhu and Shihai Sun
• Abstract要約: 量子乱数生成器(QRNG)は、真の乱数を生成するために、量子システムの固有乱数性を利用する。 従来の位相ノイズQRNGはランダム性抽出プロセス中に50%の量子エントロピーの損失を被る。 位相再構成型量子乱数生成方式を提案し、光場の四分法を同時に測定してレーザーの位相雑音を再構成する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1085288227234302
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum random number generator (QRNG) utilizes the intrinsic randomness of quantum systems to generate completely unpredictable and genuine random numbers, finding wide applications across many fields. QRNGs relying on the phase noise of a laser have attracted considerable attention due to their straightforward system architecture and high random number generation rates. However, traditional phase noise QRNGs suffer from a 50\% loss of quantum entropy during the randomness extraction process. In this paper, we propose a phase-reconstruction quantum random number generation scheme, in which the phase noise of a laser is reconstructed by simultaneously measuring the orthogonal quadratures of the light field using balanced detectors. This enables direct discretization of uniform phase noise, and the min-entropy can achieve a value of 1. Furthermore, our approach exhibits inherent robustness against the classical phase fluctuations of the unbalanced interferometer, eliminating the need for active compensation. Finally, we conducted experimental validation using commercial optical hybrid and balanced detectors, achieving a random number generation rate of 1.96 Gbps at a sampling rate of 200 MSa/s.
• Abstract（参考訳）: 量子乱数生成器(QRNG)は、量子系の固有のランダム性を利用して、予測不可能で真の乱数を生成する。 レーザーの位相雑音に依存するQRNGは、その素直なシステム構造と高い乱数生成率のためにかなりの注目を集めている。 しかし、従来の位相ノイズQRNGはランダムネス抽出過程において量子エントロピーの50%の損失を被る。 本稿では,光界の直交二次構造を平衡検出器を用いて同時に測定することにより,レーザの位相雑音を再構成する位相再構成量子乱数生成手法を提案する。 これにより均一位相雑音の直接離散化が可能になり、minエントロピーは1の値が得られる。 さらに,本手法は,非平衡干渉計の古典的位相変動に対して固有のロバスト性を示し,アクティブ補償の必要性をなくす。 最後に,商用光ハイブリッドおよび平衡検出器を用いて,200MSa/sのサンプリング速度で1.96Gbpsのランダム数生成率を達成する実験を行った。

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