論文の概要: Fully Integrated Vacuum-based Quantum Random Number Generator

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.01701v1
• Date: Sat, 03 May 2025 05:39:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-06 18:49:35.2363
• Title: Fully Integrated Vacuum-based Quantum Random Number Generator
• Title（参考訳）: 真空をベースとした完全統合量子乱数発生装置
• Authors: Xin Hua, Yiming Bian, Ying Zhu, Jiayi Dou, Jie Yang, Shengxiang Zhang, Jie Yan, Min Liu, Daigao Chen, Song Yu, Bingjie Xu, Yichen Zhang, Xi Xiao,
• Abstract要約: 量子乱数生成器は、真の乱数を生成することによって、高要求の情報コンテキストを確保する上で重要な役割を果たす。 本稿では,異なるフォトニック統合プラットフォームの利点をフル活用するチップシステムを提案する。 光干渉路とフォトダイオードは標準シリコンプロセスに統合され、レーザー源オンチップはIII-Vプラットフォーム上で実現される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 15.799775642938247
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum random number generators play a crucial role in securing high-demand information contexts by producing true random numbers. Nevertheless, the large volume and high-cost limit their widespread use. Here, we propose a system on chip that fully leverages the advantages of different photonic integrated platforms, where the interference optical paths and photodiodes are integrated on a standard silicon process, while the laser source on-chip is realized on a III-V platform. Using micro-lens coupling package technology, which contributes to a topnotch coupling loss lower than 2dB, the components on different platforms are combined and packaged with the amplifier circuits in a 42mm* 24mm footprint in a butterfly form. This complete miniaturized and cost-effective entropy source enables outputting a vacuum noise signal with a 3dB bandwidth of over 500MHz. After sampling and post-processing, a random number generation rate of up to 6.57Gbps is achieved. The results show a feasible way of overcoming the laser integration problem with silicon-based integrated quantum photonics. Foreseeable, commercial applications on a large scale are significantly promoted.
• Abstract（参考訳）: 量子乱数生成器は、真の乱数を生成することによって、高要求の情報コンテキストを確保する上で重要な役割を果たす。 それでも、大量生産と高コスト生産は広く使われることを制限している。 本稿では, シリコンプロセス上で干渉光路とフォトダイオードが一体化され, レーザ源オンチップがIII-Vプラットフォーム上で実現される, 異なるフォトニック集積プラットフォームの利点をフル活用するチップシステムを提案する。 2dB未満のトポノッチ結合損失に寄与するマイクロレンズカップリングパッケージ技術を用いて、異なるプラットフォーム上の部品を42mm*24mmフットプリントのアンプ回路と組み合わせてパッケージ化する。 この完全小型で費用効率の良いエントロピー源は、500MHz以上の3dB帯域を持つ真空ノイズ信号を出力することができる。 サンプリング後処理後、乱数生成レートが最大6.57Gbpsに達する。 その結果、シリコンベースの集積量子フォトニクスでレーザー積分問題を克服する実現可能な方法が示された。 予想通り、大規模での商業的応用が著しく推進されている。

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