論文の概要: Measurement-device-independent quantum random number generation over 23 Mbps with imperfect single-photon sources
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.10023v1
- Date: Fri, 15 Mar 2024 05:11:49 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-18 18:38:56.658823
- Title: Measurement-device-independent quantum random number generation over 23 Mbps with imperfect single-photon sources
- Title（参考訳）: 不完全な単一光子源を持つ23Mbpsを超える測定デバイス非依存量子乱数生成
- Authors: You-Qi Nie, Hongyi Zhou, Bing Bai, Qi Xu, Xiongfeng Ma, Jun Zhang, Jian-Wei Pan,
- Abstract要約: 測定デバイス非依存(MDI)量子乱数生成(QRNG)により、認証されたランダム性を生成する。
単一光子源の不完全性に対するロバストな計測トモグラフィー手法に基づく高速MDI-QRNG方式を提案する。
提案手法を実験的に実証し,23Mbps以上の生成速度に対応する7.37倍10-2$ビットの信頼最小エントロピー下界を得た。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.307234459898577
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum randomness relies heavily on the accurate characterization of the generator implementation, where the device imperfection or inaccurate characterization can lead to incorrect entropy estimation and practical bias, significantly affecting the reliability of the generated randomness. Measurement-device-independent (MDI) quantum random number generation (QRNG) endeavors to produce certified randomness, utilizing uncharacterized and untrusted measurement devices that are vulnerable to numerous attack schemes targeting measurement loopholes. However, existing implementations have shown insufficient performance thus far. Here, we propose a high-speed MDI-QRNG scheme based on a robust measurement tomography approach against the imperfection of single-photon sources. Compared with the conventional approach, the decoy-state method is introduced to obtain more accurate tomography results and a tighter lower bound of randomness. Finally, by using a high-speed time-bin encoding system, we experimentally demonstrated the scheme and obtained a reliable min-entropy lower bound of $7.37 \times 10^{-2}$ bits per pulse, corresponding to a generation rate over 23 Mbps, which substantially outperforms the existing realizations and makes a record in discrete-variable semi-device-independent QRNGs.
- Abstract（参考訳）: 量子ランダム性は、装置の不完全性や不正確な特徴が誤ったエントロピー推定と実践的バイアスをもたらす可能性があるジェネレータの実装の正確な特徴に大きく依存し、生成したランダム性の信頼性に大きく影響する。
測定デバイス非依存(MDI)量子乱数生成(QRNG)は、認証されたランダム性を生成するために、測定の抜け穴をターゲットとする多数の攻撃スキームに脆弱な非文字化および信頼できない測定装置を活用する。
しかし、これまでのところ、既存の実装では性能が不十分である。
本稿では、単光子源の不完全性に対するロバストな計測トモグラフィー手法に基づく高速MDI-QRNG方式を提案する。
従来の手法と比較して,より正確なトモグラフィ結果とより低いランダム性境界を得るために,デコイ状態法を導入している。
最後に、高速時間ビン符号化システムを用いて、この方式を実験的に実証し、既存の実現を著しく上回り、離散変数の半デバイス非依存QRNGに記録する23Mbps以上の生成速度に対応する、パルス当たり7.37 \times 10^{-2}$ bitsという信頼性の高い最小エントロピー低域を得た。
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