論文の概要: Maximal device-independent randomness in every dimension

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.18916v2
• Date: Mon, 30 Sep 2024 17:06:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-01 22:03:24.774790
• Title: Maximal device-independent randomness in every dimension
• Title（参考訳）: 各次元における最大デバイス非依存ランダム性
• Authors: Máté Farkas, Jurij Volčič, Sigurd A. L. Storgaard, Ranyiliu Chen, Laura Mančinska,
• Abstract要約: デバイス非依存の量子乱数生成は、量子プロセスの固有のランダム性を利用するフレームワークである。 本稿では、この境界は、明示的なプロトコルの族を提供することにより、すべての次元に対して$d$で達成できることを実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1650821883155187
• License:
• Abstract: Random numbers are used in a wide range of sciences. In many applications, generating unpredictable private random numbers is indispensable. Device-independent quantum random number generation is a framework that makes use of the intrinsic randomness of quantum processes to generate numbers that are fundamentally unpredictable according to our current understanding of physics. While device-independent quantum random number generation is an exceptional theoretical feat, the difficulty of controlling quantum systems makes it challenging to carry out in practice. It is therefore desirable to harness the full power of the quantum degrees of freedom (the dimension) that one can control. It is known that no more than $2 \log(d)$ bits of private device-independent randomness can be extracted from a quantum system of local dimension $d$. In this paper we demonstrate that this bound can be achieved for all dimensions $d$ by providing a family of explicit protocols. In order to obtain our result, we develop new certification techniques that can be of wider interest in device-independent applications for scenarios in which complete certification ('self-testing') is impossible or impractical.
• Abstract（参考訳）: ランダム数は幅広い科学で使われている。 多くの応用において、予測不能なプライベート乱数を生成することは不可欠である。 デバイス非依存の量子乱数生成は、量子プロセスの固有のランダム性を利用して、現在の物理学の理解に従って、基本的に予測不可能な数を生成するフレームワークである。 デバイス非依存の量子乱数生成は例外的な理論的な偉業であるが、量子システムを制御することの難しさは、実際に実行することを困難にしている。 したがって、制御できる自由度(次元)の完全なパワーを利用するのが望ましい。 ローカル次元$d$の量子系から、プライベートなデバイスに依存しないランダム性を持つ2 ビット以上の \log(d)$ビットが抽出されることが知られている。 本稿では、この境界は、明示的なプロトコルの族を提供することにより、すべての次元に対して$d$で達成できることを実証する。 この結果を得るために, 完全認証(「自己検証」)が不可能あるいは非現実的なシナリオに対して, デバイス非依存のアプリケーションに広く関心を持つことのできる, 新たな認証技術を開発した。

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