論文の概要: Highly integrated broadband entropy source for quantum random number generators based on vacuum fluctuations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.18795v1
- Date: Sat, 26 Apr 2025 04:33:06 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-02 19:15:53.994118
- Title: Highly integrated broadband entropy source for quantum random number generators based on vacuum fluctuations
- Title（参考訳）: 真空揺らぎに基づく量子乱数生成のための高集積ブロードバンドエントロピー源
- Authors: Xuyang Wang, Yuqi Shi, Ning Wang, Jie Yun, Jiaxu Li, Yanxiang Jia, Shuaishuai Liu, Zhenguo Lu, Jun Zou, Yongmin Li,
- Abstract要約: エントロピー源はハイブリッドレーザー・シリコンフォトニクスチップであり、サイズはわずか6.3ドル×2.6ドル×1.5mm$3ドルである。
ノイズ等価パワーと等価トランスインピーダンスは8.85$,textpW/sqrttextHz$である。
開発したハイブリッドチップは真空変動に基づくQRNGエントロピー源の積分性と速度を向上させる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.13456376317979
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In this work, we designed and experimentally verified a highly integrated broadband entropy source for a quantum random number generator (QRNG) based on vacuum fluctuations. The core of the entropy source is a hybrid laser-and-silicon-photonics chip, which is only 6.3 $ \times $ 2.6 $ \times $ 1.5 mm$^{3}$ in size. A balanced homodyne detector based on cascaded radio-frequency amplifiers in the entropy source achieves a 3 dB bandwidth of 2.4 GHz and a common-mode rejection ratio above 25 dB. The quantum-to-classical-noise ratio is 9.51 dB at a photoelectron current of 1 mA. The noise equivalent power and equivalent transimpedance are 8.85$\,\text{pW}/\sqrt{\text{Hz}}$ , and 22.8 k$\Omega$, respectively. After optimization using equalizer technology that eliminates the dependence of adjacent samples, the quantum random number generation rate reaches 67.9 Gbps under average conditional minimum entropy and 61.9 Gbps under the worst-case conditional minimum entropy. The developed hybrid chip enhances the integrability and speed of QRNG entropy sources based on vacuum fluctuations.
- Abstract（参考訳）: 本研究では,真空変動に基づく量子乱数生成器(QRNG)のための高度に統合されたブロードバンドエントロピー源の設計と実験的検討を行った。
エントロピー源のコアはハイブリッドレーザー・シリコン・フォトニクスチップであり、サイズはわずか6.3$ \times $ 2.6$ \times $ 1.5 mm$^{3}$である。
エントロピー源のカスケード無線周波数増幅器に基づく平衡ホモダイン検出器は、2.4GHzの3dB帯域と25dB以上のコモンモード拒絶比を実現する。
量子-古典-ノイズ比は1mAの光電子電流で9.51dBである。
ノイズ等価パワーは8.85$\,\text{pW}/\sqrt{\text{Hz}}$, 22.8 k$\Omega$である。
隣接するサンプルの依存をなくす等化器技術を用いて最適化した後、量子乱数生成率は平均条件最小エントロピーで67.9Gbps、最悪の条件最小エントロピーで61.9Gbpsに達する。
開発したハイブリッドチップは真空変動に基づくQRNGエントロピー源の積分性と速度を向上させる。
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