論文の概要: Integrated Differential Conjugate Homodyne Detection for Quantum Random Number Generation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.02077v1
- Date: Tue, 03 Dec 2024 01:42:29 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-04 15:43:46.766987
- Title: Integrated Differential Conjugate Homodyne Detection for Quantum Random Number Generation
- Title（参考訳）: 量子乱数生成のための統合微分共役ホモジン検出
- Authors: Christian Carver, Jared Marchant, Benjamin Fisher, Nicholas Townsend, Tyler Stowell, Austin Barlow, Benjamin Arnesen, Shiuh-Hua Wood Chiang, Ryan M. Camacho,
- Abstract要約: 量子乱数生成(QRNG)の代替手法を提案する。
ホモダイン検出システムにおいて,25.6dBのショットノイズクリアランス (SNC) と69dBのコモンモード拒絶率 (CMRR) を報告した。
ランダムネス抽出はToeplitzハッシュアルゴリズムを用いて実装され、National Institute of Standards and Technology (NIST)ランダムネステストスイートで検証されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: In this work, we perform on-chip quantum random number generation (QRNG) that uses a novel differential amplifier configuration for conjugate homodyne detection. Leveraging separate integrated photonics and integrated analog circuit platforms, we present an alternative method for QRNG. This approach exploits the observable $\hat{\text{Z}}$, derived from the sum of squared conjugate quadrature distributions which we compare to the traditional single quadrature approach. Utilizing this method, we report a shot noise clearance (SNC) of 25.6 dB and a common mode rejection ratio (CMRR) of 69 dB for our homodyne detection system. We used a variety of design tools to model and predict performance and compare results with our measurements. The realization of our QRNG system consists of a 90{\deg} optical hybrid, a dual differential transimpedance amplifier (TIA), and a field-programmable gate array (FPGA) used for the real-time post-processing to produce a uniform random bitstream. The randomness extraction is implemented using a Toeplitz hashing algorithm and is validated by the National Institute of Standards and Technology (NIST) randomness test suites.
- Abstract（参考訳）: 本研究では,共役ホモダイン検出のための新しい微分増幅器構成を用いたオンチップ量子乱数生成(QRNG)を行う。
個別の統合フォトニクスと集積アナログ回路プラットフォームを活用し,QRNGの代替手法を提案する。
このアプローチは、従来の単一二次法と比較した2乗共役二次分布の和から導かれる可観測$\hat{\text{Z}}$を利用する。
本手法を用いて, ホモダイン検出システムにおいて, 25.6dBのショットノイズクリアランス (SNC) と69dBのコモンモード拒絶率 (CMRR) を報告した。
さまざまな設計ツールを使用して、パフォーマンスをモデル化し、予測し、その結果を測定値と比較しました。
QRNGシステムの実現は,90{\deg}光ハイブリッドと2値差動トランスインピーダンス増幅器(TIA)と,一様ランダムビットストリームを生成するために,リアルタイム後処理に使用されるフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)から構成される。
ランダムネス抽出はToeplitzハッシュアルゴリズムを用いて実装され、National Institute of Standards and Technology (NIST)ランダムネステストスイートで検証されている。
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