論文の概要: Generation of True Quantum Random Numbers with On-Demand Probability Distributions via Single-Photon Quantum Walks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.02614v1
• Date: Tue, 5 Mar 2024 03:05:19 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-06 16:16:57.199347
• Title: Generation of True Quantum Random Numbers with On-Demand Probability Distributions via Single-Photon Quantum Walks
• Title（参考訳）: 単一光子量子ウォークによるオンデマンド確率分布を持つ真の量子乱数の生成
• Authors: Chaoying Meng, Miao Cai, Yufang Yang, Haodong Wu, Zhixiang Li, Yaping Ruan, Yong Zhang, Han Zhang, Keyu Xia, Franco Nori
• Abstract要約: 単一光子量子ウォークは、オンデマンド確率分布を持つ多ビットランダム数を生成することができることを示す。 理論的および実験的結果は, 種々の分布に対して高い忠実度を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.201119608184586
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Random numbers are at the heart of diverse fields, ranging from simulations of stochastic processes to classical and quantum cryptography. The requirement for true randomness in these applications has motivated various proposals for generating random numbers based on the inherent randomness of quantum systems. The generation of true random numbers with arbitrarily defined probability distributions is highly desirable for applications, but it is very challenging. Here we show that single-photon quantum walks can generate multi-bit random numbers with on-demand probability distributions, when the required ``coin'' parameters are found with the gradient descent (GD) algorithm. Our theoretical and experimental results exhibit high fidelity for various selected distributions. This GD-enhanced single-photon system provides a convenient way for building flexible and reliable quantum random number generators. Multi-bit random numbers are a necessary resource for high-dimensional quantum key distribution.
• Abstract（参考訳）: ランダム数は、確率過程のシミュレーションから古典的および量子暗号まで、様々な分野の中心にある。 これらの応用における真のランダム性の必要性は、量子システムの固有ランダム性に基づいて乱数を生成するための様々な提案を動機付けた。 任意に定義された確率分布を持つ真の乱数の生成は、アプリケーションにとって非常に望ましいが、非常に難しい。 ここでは,1光子量子ウォークが,勾配降下(GD)アルゴリズムで所要の `coin'' パラメータが見つかると,オンデマンド確率分布を持つ多ビット乱数を生成することを示す。 理論的および実験的結果は, 種々の分布に対して高い忠実度を示す。 このGD強化単光子システムは、柔軟で信頼性の高い量子乱数生成器を構築するための便利な方法を提供する。 マルチビット乱数は高次元量子鍵分布に必要な資源である。

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