論文の概要: Certified randomness using a trapped-ion quantum processor
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.20498v1
- Date: Wed, 26 Mar 2025 12:38:22 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-27 13:20:53.107116
- Title: Certified randomness using a trapped-ion quantum processor
- Title（参考訳）: トラップイオン量子プロセッサを用いた認証ランダム性
- Authors: Minzhao Liu, Ruslan Shaydulin, Pradeep Niroula, Matthew DeCross, Shih-Han Hung, Wen Yu Kon, Enrique Cervero-Martín, Kaushik Chakraborty, Omar Amer, Scott Aaronson, Atithi Acharya, Yuri Alexeev, K. Jordan Berg, Shouvanik Chakrabarti, Florian J. Curchod, Joan M. Dreiling, Neal Erickson, Cameron Foltz, Michael Foss-Feig, David Hayes, Travis S. Humble, Niraj Kumar, Jeffrey Larson, Danylo Lykov, Michael Mills, Steven A. Moses, Brian Neyenhuis, Shaltiel Eloul, Peter Siegfried, James Walker, Charles Lim, Marco Pistoia,
- Abstract要約: インターネット経由でアクセスされたイオン量子コンピュータを用いて、ランダムなビットの生成を実証する。
我々は,我々のプロトコルのセキュリティを,現実的な短期的敵の限られたクラスに対して分析する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.744766948199187
- License:
- Abstract: While quantum computers have the potential to perform a wide range of practically important tasks beyond the capabilities of classical computers, realizing this potential remains a challenge. One such task is to use an untrusted remote device to generate random bits that can be certified to contain a certain amount of entropy. Certified randomness has many applications but is fundamentally impossible to achieve solely by classical computation. In this work, we demonstrate the generation of certifiably random bits using the 56-qubit Quantinuum H2-1 trapped-ion quantum computer accessed over the internet. Our protocol leverages the classical hardness of recent random circuit sampling demonstrations: a client generates quantum "challenge" circuits using a small randomness seed, sends them to an untrusted quantum server to execute, and verifies the server's results. We analyze the security of our protocol against a restricted class of realistic near-term adversaries. Using classical verification with measured combined sustained performance of $1.1\times10^{18}$ floating-point operations per second across multiple supercomputers, we certify $71,313$ bits of entropy under this restricted adversary and additional assumptions. Our results demonstrate a step towards the practical applicability of today's quantum computers.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピュータは、古典的なコンピュータの能力を超えた、幅広い実用上重要なタスクを実行する可能性があるが、この可能性を実現することは依然として課題である。
そのようなタスクの1つは、信頼できないリモートデバイスを使用して、ある程度のエントロピーを含むことを証明できるランダムビットを生成することである。
証明されたランダム性は多くの応用があるが、古典的な計算だけでは実現できない。
本研究では,56量子ビットの量子化H2-1トラップイオン量子コンピュータをインターネット上でアクセスし,ランダムなビットの生成を実証する。
クライアントは、小さなランダムなシードを使用して量子「カオス」回路を生成し、信頼できない量子サーバに送信して実行し、サーバの結果を検証する。
我々は,我々のプロトコルのセキュリティを,現実的な短期的敵の限られたクラスに対して分析する。
複数のスーパーコンピュータで1秒あたり1.1\times10^{18}$浮動小数点演算の持続的性能を計測した古典的検証を用いて、この制限された敵と追加の仮定の下で711,313$のエントロピーを証明した。
本研究は,今日の量子コンピュータの実用化に向けての一歩を踏み出したものである。
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