論文の概要: Fully passive quantum random number generation with untrusted light
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.00636v1
- Date: Thu, 01 May 2025 16:21:50 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-02 19:15:55.37097
- Title: Fully passive quantum random number generation with untrusted light
- Title（参考訳）: 信頼できない光による完全受動的量子乱数生成
- Authors: KaiWei Qiu, Yu Cai, Nelly H. Y. Ng, Jing Yan Haw,
- Abstract要約: 量子乱数生成器(QRNG)は、真のランダム性を生成するために、量子力学の固有の予測不可能性を利用する。
多くの光学実装において、光源は潜在的な脆弱性であり、敵の攻撃や盗聴にも影響される。
我々は、信頼度測定装置内で完全にバランスの取れたビームスプリッタを不要にすることで、既存のSDI-QRNGプロトコルを強化する。
本実装では,既製の部品のみを用いて,0.347Gbpsのリアルタイムランダムネス生成率を実現する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.088173988655269
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum random number generators (QRNGs) harness the inherent unpredictability of quantum mechanics to produce true randomness. Yet, in many optical implementations, the light source remains a potential vulnerability - susceptible to deviations from ideal behavior and even adversarial eavesdropping. Source-device-independent (SDI) protocols address this with a pragmatic strategy, by removing trust assumptions on the source, and instead rely on realistic modelling and characterization of the measurement device. In this work, we enhance an existing SDI-QRNG protocol by eliminating the need for a perfectly balanced beam splitter within the trusted measurement device, which is an idealized assumption made for the simplification of security analysis. We demonstrate that certified randomness can still be reliably extracted across a wide range of beam-splitting ratios, significantly improving the protocol's practicality and robustness. Using only off-the-shelf components, our implementation achieves real-time randomness generation rates of 0.347 Gbps. We also experimentally validate the protocol's resilience against adversarial attacks and highlight its self-testing capabilities. These advances mark a significant step toward practical, lightweight, high-performance, fully-passive, and composably secure QRNGs suitable for real-world deployment.
- Abstract（参考訳）: 量子乱数生成器(QRNG)は、真のランダム性を生成するために、量子力学の固有の予測不可能性を利用する。
しかし、多くの光学実装において、光源は潜在的な脆弱性であり、理想的な振る舞いや敵の盗聴から逸脱する可能性がある。
ソースデバイス非依存(SDI)プロトコルは、ソース上の信頼前提を取り除き、代わりに実際のモデリングと測定装置のキャラクタリゼーションに頼ることによって、これを実用的な戦略で解決する。
本研究では,信頼度測定装置内で完全にバランスの取れたビームスプリッタを不要にすることで,既存のSDI-QRNGプロトコルを強化する。
認証されたランダム性は、幅広いビーム分割比で確実に抽出できることを示し、プロトコルの実用性とロバスト性を大幅に改善する。
本実装では,既製の部品のみを用いて,0.347Gbpsのリアルタイムランダムネス生成率を実現する。
また,攻撃に対するプロトコルのレジリエンスを実験的に検証し,自己テスト能力を強調した。
これらの進歩は、現実のデプロイメントに適した実用的で軽量で、ハイパフォーマンスで、完全にパッシブで、構成可能なセキュアなQRNGに向けた重要な一歩である。
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