論文の概要: Certified randomness amplification by dynamically probing remote random quantum states

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.03686v1
• Date: Wed, 05 Nov 2025 18:10:41 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-06 18:19:32.512382
• Title: Certified randomness amplification by dynamically probing remote random quantum states
• Title（参考訳）: リモートランダム量子状態の動的探索による認証ランダムネス増幅
• Authors: Minzhao Liu, Pradeep Niroula, Matthew DeCross, Cameron Foreman, Wen Yu Kon, Ignatius William Primaatmaja, M. S. Allman, J. P. Campora III, Akhil Isanaka, Kartik Singhal, Omar Amer, Shouvanik Chakrabarti, Kaushik Chakraborty, Samuel F. Cooper, Robert D. Delaney, Joan M. Dreiling, Brian Estey, Caroline Figgatt, Cameron Foltz, John P. Gaebler, Alex Hall, Zichang He, Craig A. Holliman, Travis S. Humble, Shih-Han Hung, Ali A. Husain, Yuwei Jin, Fatih Kaleoglu, Colin J. Kennedy, Nikhil Kotibhaskar, Nathan K. Lysne, Ivaylo S. Madjarov, Michael Mills, Alistair R. Milne, Kevin Milner, Louis Narmour, Sivaprasad Omanakuttan, Annie J. Park, Michael A. Perlin, Adam P. Reed, Chris N. Self, Matthew Steinberg, David T. Stephen, Joseph Sullivan, Alex Chernoguzov, Florian J. Curchod, Anthony Ransford, Justin G. Bohnet, Brian Neyenhuis, Michael Foss-Feig, Rob Otter, Ruslan Shaydulin,
• Abstract要約: 我々は,量子プロセッサ上に絡み合った量子状態を求めることで,ネットワーク全体のランダム性増幅を実現する。 我々のプロトコルは、リモートデバイスが悪意ある動作をしている場合や、傍受敵によって侵害されている場合であっても安全である。 64量子ビットと2762量子ビットゲートを持つランダム回路上で0.586の忠実性を実現する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.5876703432592216
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Cryptography depends on truly unpredictable numbers, but physical sources emit biased or correlated bits. Quantum mechanics enables the amplification of imperfect randomness into nearly perfect randomness, but prior demonstrations have required physically co-located, loophole-free Bell tests, constraining the feasibility of remote operation. Here we realize certified randomness amplification across a network by dynamically probing large, entangled quantum states on Quantinuum's 98-qubit Helios trapped-ion quantum processor. Our protocol is secure even if the remote device acts maliciously or is compromised by an intercepting adversary, provided the samples are generated quickly enough to preclude classical simulation of the quantum circuits. We stream quantum gates in real time to the quantum processor, maintain quantum state coherence for $\approx 0.9$ seconds, and then reveal the measurement bases to the quantum processor only milliseconds before measurement. This limits the time for classical spoofing to 30 ms and constrains the location of hypothetical adversaries to a $4{,}500$ km radius. We achieve a fidelity of 0.586 on random circuits with 64 qubits and 276 two-qubit gates, enabling the amplification of realistic imperfect randomness with a low entropy rate into nearly perfect randomness.
• Abstract（参考訳）: 暗号は真に予測不可能な数に依存するが、物理的ソースはバイアスまたは相関ビットを出力する。 量子力学は不完全ランダムネスをほぼ完全なランダムネスに増幅することを可能にするが、以前の実証では物理的に同一位置にあるループホールのないベル試験を必要としており、遠隔操作の可能性を制限する。 ここでは,Quantinuumの98量子ビットHeliosトラップイオン量子プロセッサ上で,大規模で絡み合った量子状態を動的に探索することにより,ネットワーク全体のランダム性増幅を実現する。 我々のプロトコルは、量子回路の古典的なシミュレーションを抑えるのに十分な速さでサンプルが生成される場合、リモートデバイスが悪意を持って動作したり、傍受相手に侵入されたりしても安全である。 量子ゲートをリアルタイムに量子プロセッサにストリームし、$\approx 0.9$秒の量子状態コヒーレンスを維持し、測定基準を測定前にミリ秒だけ量子プロセッサに公開します。 これは古典的なスプーフィングの時間を30ミリ秒に制限し、仮説上の敵の位置を半径4{,}500$ kmに制限する。 我々は64量子ビットと2762量子ビットゲートを持つランダム回路上で0.586の忠実度を実現し、エントロピーレートの低い現実的不完全ランダムネスをほぼ完全なランダムネスに増幅する。

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