論文の概要: Continuous-Variable Source-Independent Quantum Random Number Generation with General POVMs
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.31027v1
- Date: Tue, 30 Jun 2026 01:48:49 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-03 16:10:26.030925
- Title: Continuous-Variable Source-Independent Quantum Random Number Generation with General POVMs
- Title（参考訳）: 汎用POVMを用いた連続可変音源独立量子乱数生成
- Abstract要約: 連続変数のソース非依存な量子乱数生成器は、半デバイス非依存プロトコルの中で最も高い生成率を提供する。
本稿では, 一般の無限次元の正演算値に適合する厳密なセキュリティ証明フレームワークを提案する。
提案手法を真空および弱コヒーレント状態を用いた光学プラットフォーム上で実験的に検証し,試料当たり1.11ビットの安全なランダム性抽出を実現する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.797328475012575
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Continuous-variable source-independent quantum random number generators offer the highest generation rates among semi-device-independent protocols. In reality, the protocol design is limited due to permissible measurement configurations. In this work, we propose a rigorous security proof framework that accommodates general, infinite-dimensional positive-operator-valued measures. Building upon the numerical security proof framework, we evaluate the randomness lower bound by maximizing the eavesdropper's guessing probability. Specifically, we transform the inherently infinite-dimensional semidefinite program in Fock space into a tractable finite-dimensional one, rigorously proving that latter provides a strict upper bound to the guessing probability of the original infinite-dimensional problem. Our framework showcases its capability by certifying secure randomness using unbalanced homodyne detection with only a single quadrature measurement, thereby bypassing the traditional requirement of measuring two conjugate quadratures such as $X$ and $P$. We experimentally validate our protocol on an optical platform using vacuum and weak coherent states, achieving a maximum secure randomness extraction of 1.11 bits per sample and an ultra-high generation rate of 1.776 Gbps. This work provides a flexible design for practical, high-speed quantum random number generators.
- Abstract（参考訳）: 連続変数のソース非依存な量子乱数生成器は、半デバイス非依存プロトコルの中で最も高い生成率を提供する。
実際には、プロトコル設計は許容可能な測定設定のために制限されている。
本研究では, 一般の無限次元の正演算値に適合する厳密なセキュリティ証明フレームワークを提案する。
数値セキュリティ証明の枠組みに基づいて,盗聴者の推定確率を最大化することにより,ランダム性を低い境界で評価する。
具体的には、フォック空間における本質的に無限次元の半定値プログラムをトラクタブルな有限次元プログラムに変換し、後者が元の無限次元問題の推測確率に厳密な上限を与えることを厳密に証明する。
筆者らのフレームワークは, 1 つの四重項測定で不均衡なホモダイン検出を用いてセキュアなランダム性を証明し, 従来の 2 つの共役四重項(例えば$X$ や $P$ など)の測定要件を克服することによって, その能力を実証している。
提案手法を真空および弱コヒーレント状態を用いた光学プラットフォーム上で実験的に検証し,試料当たり1.11ビット,超高出力率1.776Gbpsの安全ランダム性抽出を実現した。
この研究は、実用的で高速な量子乱数生成器のためのフレキシブルな設計を提供する。
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