量子随机数生成器综合综述：概念、分类与随机性起源
量子物理
2023-12-21 v3
摘要
随机数对密码学及众多其他任务至关重要。量子力学内在的概率性使我们得以构建大量区别于传统真随机数生成器的量子随机数生成器（QRNGs）。本文综述现有 QRNGs，重点关注其在经典世界无法实现的各类可能特征（如设备无关、半设备无关）。文章还讨论了随机性的起源、适用性及其他方面。具体而言，从量子力学的一组层次化公理视角探究随机性起源，意味着后续公理可视为建于先前公理所构结构之上的上层结构。所考虑的公理为：(Q1) 不相容性与不确定性；(Q2) 情境性；(Q3) 纠缠；(Q4) 非定域性；(Q5) 全同粒子不可区分性。介绍了相关的玩具广义概率论（GPTs），并表明当今各类已知 QRNGs 中随机数的起源关联于非经典理论的不同层级，且均不要求量子力学的全部特征。此外，对现有 QRNGs 进行了分类，并批判性分析了各类别相关的技术挑战。还对比了市售 QRNGs。
引用
@article{arxiv.2203.00261,
title = {A Comprehensive Review of Quantum Random Number Generators: Concepts, Classification and the Origin of Randomness},
author = {Vaisakh Mannalath and Sandeep Mishra and Anirban Pathak},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.00261},
year = {2023}
}
备注
We present a comprehensive review of the currently available as well as futuristic quantum random number generators (QRNGs) along with exploring the origin of their randomness