論文の概要: Semi-device-independent quantum randomness certification in semiconductor spin-noise measurements
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.10037v1
- Date: Wed, 09 Sep 2026 11:09:32 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-10 19:44:09.000747
- Title: Semi-device-independent quantum randomness certification in semiconductor spin-noise measurements
- Title（参考訳）: 半導体スピンノイズ測定における半デバイス非依存量子ランダム性認証
- Abstract要約: 複雑な固体系は、スケーラブルで高帯域の量子乱数生成のための有望なプラットフォームである。
我々は、任意の量子側情報を保持する敵に対してプライベートなランダム性を証明する。
これは、初期のスピンノイズ発生器の証明エントロピー速度を2桁以上上回る。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Complex solid-state systems are promising platforms for scalable, high-bandwidth quantum random-number generation, yet certifying the quantum origin of their fluctuations remains difficult because the underlying microscopic dynamics are hard to model and validate. Here we demonstrate semi-device-independent quantum randomness certification from semiconductor spin noise, to our knowledge the first such certificate on any spin-noise source, without relying on a microscopic model of the spin system. The untrusted optical source is constrained by an experimentally tested mean-photon-number bound together with a declared analogue-range and per-sample clipping ceiling, while the trusted receiver is described as a calibrated, noisy, coarse-grained homodyne measurement. Using a semidefinite programme with rigorously controlled Fock-space truncation, we certify randomness that remains private against an adversary holding arbitrary quantum side information. Offline analysis yields certified entropy rates of $3.2$--$3.4$\,Gbit/s from a singly charged (In,Ga)As quantum-dot ensemble and $33$\,Mbit/s from $n$-GaAs in a spin-noise-matched detection mode. This exceeds the certified entropy rate of earlier spin-noise generators by more than two orders of magnitude, and the certificate tolerates a resolved per-symbol energy contribution from the solid-state emitter itself rather than requiring a near-vacuum input.
- Abstract（参考訳）: 複雑な固体系は、スケーラブルで高帯域幅の量子乱数生成のための有望なプラットフォームであるが、基礎となる微視的力学のモデル化と検証が難しいため、その揺らぎの量子起源の証明は難しいままである。
ここでは、半導体スピンノイズから半デバイス非依存の量子ランダム性認証を実演し、スピン系の顕微鏡モデルに頼ることなく、スピンノイズ源上でそのような証明を初めて行う。
被信頼光源は、試験的に試験された平均光子数と、宣言されたアナログレンジとサンプルごとのクリッピング天井とで拘束され、信頼された受信機は、校正されうる、うるさい、粗い均質なホモダイン測定として記述される。
厳密に制御されたFock-space truncationを持つ半定値プログラムを用いて、任意の量子側情報を保持する敵に対してプライベートなランダム性を証明する。
オフライン解析では、スピンノイズマッチング検出モードにおいて、単価(In,Ga)As量子ドットアンサンブルから3.2$--3.4$\,Gbit/sの証明エントロピーレートが、3.3$\,Mbit/sの量子ドットアンサンブルから得られる。
これは、初期のスピンノイズ発生器の証明されたエントロピー速度を2桁以上越え、この証明書は、ほぼ真空の入力を必要とするのではなく、固体エミッタ自体からの解決されたシンボルごとのエネルギー寄与を許容する。
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