論文の概要: 33 Gbit/s source-device-independent quantum random number generator based on heterodyne detection with real-time FPGA-integrated extraction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.07319v1
• Date: Mon, 08 Dec 2025 09:03:42 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-09 22:03:54.801453
• Title: 33 Gbit/s source-device-independent quantum random number generator based on heterodyne detection with real-time FPGA-integrated extraction
• Title（参考訳）: 33 Gbit/s 実時間FPGA積分抽出によるヘテロダイン検出に基づくソースデバイス非依存量子乱数生成
• Authors: Marius Cizauskas, Hamid Tebyanian, Mark Fox, Manfred Bayer, Marc Assmann, Alex Greilich,
• Abstract要約: 真空揺らぎのヘテロダイン検出に基づく高速連続可変量子乱数生成器(QRNG) R_rm net= 33.92mathrmGbit/s$ of uniformly distributed random bits。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We present a high-speed continuous-variable quantum random number generator (QRNG) based on heterodyne detection of vacuum fluctuations. The scheme follows a source-device-independent (SDI) security model in which the entropy originates from quantum measurement uncertainty and no model of the source is required; security depends only on the trusted measurement device and the calibrated discretization, and thus remains valid even under adversarial state preparation. The optical field is split by a 90$^\circ$ optical hybrid and measured by two balanced photodiodes to obtain both quadratures of the vacuum state simultaneously. The analog outputs are digitized using a dual-channel 12-bit analog-to-digital converter operating at a sampling rate of 3.2 GS/s per channel, and processed in real time by an FPGA implementing Toeplitz hashing for randomness extraction. The quantum-to-classical noise ratio was verified through calibrated power spectral density measurements and cross-checked in the time domain, confirming vacuum-noise dominance within the 1.6 GHz detection bandwidth. After extraction, the system achieves a sustained generation rate of $R_{\rm net}= 33.92~\mathrm{Gbit/s}$ of uniformly distributed random bits, which pass all NIST and Dieharder statistical tests. The demonstrated platform provides a compact, FPGA-based realization of a practical heterodyne continuous-variable source-independent QRNG suitable for high-rate quantum communication and secure key distribution systems.
• Abstract（参考訳）: 真空変動のヘテロダイン検出に基づく高速連続可変量子乱数生成器(QRNG)を提案する。 このスキームは、エントロピーが量子測定の不確実性から発生し、ソースのモデルを必要としない、ソースデバイス非依存(SDI)セキュリティモデルに従う。 光学場は90$^\circ$光ハイブリッドで分割され、2つのバランスの取れたフォトダイオードによって測定され、同時に真空状態の2つの二次状態が得られる。 アナログ出力は、サンプリングレート3.2GS/sのデュアルチャネル12ビットアナログデジタルコンバータを用いてデジタル化され、ランダムネス抽出のためにToeplitzハッシュを実装したFPGAによりリアルタイムに処理される。 量子-古典的ノイズ比は、校正電力スペクトル密度測定により検証され、時間領域でクロスチェックされ、1.6GHzの検出帯域内で真空-ノイズ優位性が確認された。 抽出後、システムは、NIST と Dieharder の統計テストをすべてパスする一様分散ランダムビットの$ 33.92~\mathrm{Gbit/s}$ の持続的な生成率を達成する。 実証されたプラットフォームは、高速な量子通信とセキュアな鍵分散システムに適した実用的ヘテロダイン連続可変ソース独立QRNGのコンパクトでFPGAベースの実現を提供する。

関連論文リスト

• Design and Optimization of Adaptive Diversity Schemes in Quantum MIMO Channels [45.812053169933705]
  本研究では、送信機における普遍的非対称クローニングと受信機における確率的浄化に基づく離散変数QuMIMOシステムの適応的多様性戦略について検討する。 その結果,提案手法はクロストークに支配された設定において有意な忠実性向上をもたらし,チャネル対称性やチャネル条件に自動的に適応することがわかった。 この研究は、将来のQuMIMOシステムの設計ガイドラインを提供し、より高度な伝送および復号戦略のための堅牢なベースラインを確立する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-11-19T15:58:10Z)
• Source-device-independent monolithically integrated QRNG in a black box with generation rate in excess of 30 Gbit/s [0.20878272814614096]
  量子力学はランダム数を生成するセキュアな手段を提供し、科学シミュレーションから暗号への応用がある。 最初のソースデバイスに依存しないモノリシックに集積された量子乱数生成器が報告されている。 生成速度35Gbit/sのデバイスは、量子真空状態エントロピー源を備えたInPフォトニック集積回路に基づいている。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-10-21T14:56:17Z)
• FPGA-based Toeplitz Strong Extractor for Quantum Random Number Generators [0.0]
  本研究は,FPGA上でのToeplitz Strong Extractorの最先端実装について述べる。 FPGA上でのポストプロセッシングの詳細な実装フローと、異なるランダム性抽出比で得られる実行速度とが提供される。 出力はNIST STS 2.1.2統計ランダムネステストスイートを用いて検証される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-05-03T18:25:30Z)
• Integrated Differential Conjugate Homodyne Detection for Quantum Random Number Generation [0.0]
  量子乱数生成(QRNG)の代替手法を提案する。 ホモダイン検出システムにおいて,25.6dBのショットノイズクリアランス (SNC) と69dBのコモンモード拒絶率 (CMRR) を報告した。 ランダムネス抽出はToeplitzハッシュアルゴリズムを用いて実装され、National Institute of Standards and Technology (NIST)ランダムネステストスイートで検証されている。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-12-03T01:42:29Z)
• Measurement-device-independent quantum random number generation over 23 Mbps with imperfect single-photon sources [12.307234459898577]
  測定デバイス非依存(MDI)量子乱数生成(QRNG)により、認証されたランダム性を生成する。 単一光子源の不完全性に対するロバストな計測トモグラフィー手法に基づく高速MDI-QRNG方式を提案する。 提案手法を実験的に実証し,23Mbps以上の生成速度に対応する7.37倍10-2$ビットの信頼最小エントロピー下界を得た。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-03-15T05:11:49Z)
• Two-mode squeezing over deployed fiber coexisting with conventional communications [55.41644538483948]
  CV量子ネットワークと分散量子センシングを実現するために、マルチモードのスクイーズが重要である。 これまで, ホモダイン検出によるマルチモードスクイージングは, シングルルーム実験に限られていた。 このデモンストレーションにより、分散マルチモードのスクイーズに依存する量子ネットワークや量子センシングにおける将来の応用が可能になる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-04-20T02:29:33Z)
• Certified randomness in tight space [28.7482666629286]
  小型のアプリケーション・レディ・デバイス上での認証ランダムネス生成手法を提案する。 実世界のアプリケーションでは,ランダム性が最も高い2量子フォトニックデバイスを実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-01-09T17:34:48Z)
• Importance sampling for stochastic quantum simulations [68.8204255655161]
  我々は、係数に応じてハミルトン式からサンプリングしてランダムな積公式を構築するqDriftプロトコルを導入する。 サンプリング段階における個別のシミュレーションコストを考慮し、同じ精度でシミュレーションコストを削減可能であることを示す。 格子核効果場理論を用いて数値シミュレーションを行った結果, 実験結果が得られた。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-12-12T15:06:32Z)
• Towards Integrating True Random Number Generation in Coherent Optical Transceivers [0.0]
  商用のコヒーレントトランシーバサブシステムは、古典的なデータ伝送に次いで量子乱数生成をサポートすることができる。 時間インターリーブされた乱数生成は、10Gbaud分極多重二次位相シフトキーデータ伝送に対して実証される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-07-20T15:50:10Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。