设备无关量子随机数生成
量子物理
2019-10-15 v2
摘要
随机性对于许多信息处理应用至关重要，包括数值建模和密码学。基于无漏洞贝尔不等式违背的设备无关量子随机数生成（DIQRNG）无需任何设备假设即可产生不可预测的真随机性，因此是量子信息科学领域的终极目标。然而，由于巨大的技术挑战，迄今报道的 DIQRNG 实验研究极少，且易受 adversary 攻击。在此我们提出一种针对最一般量子 adversary 的全功能 DIQRNG。我们构建了一个稳健的实验平台，利用纠缠光子实现贝尔不等式违背，并同时关闭了探测漏洞和定域性漏洞。该平台能够连续记录大量数据，足以针对一般量子边信息开展安全性分析，且无需假设独立同分布。最后，通过开发一种大型 Toeplitz 矩阵（137.90 Gb × 62.469 Mb）哈希技术，我们证明了该 DIQRNG 在 96 小时内（即 181 bits/s）生成了 6.2469×10^7 个量子认证的随机比特，其均匀性在 10^{-5} 以内。我们预期该 DIQRNG 可能对量子随机性研究及信息安全应用产生深远影响。
引用
@article{arxiv.1807.09611,
title = {Device independent quantum random number generation},
author = {Yang Liu and Qi Zhao and Ming-Han Li and Jian-Yu Guan and Yanbao Zhang and Bing Bai and Weijun Zhang and Wen-Zhao Liu and Cheng Wu and Xiao Yuan and Hao Li and W. J. Munro and Zhen Wang and Lixing You and Jun Zhang and Xiongfeng Ma and Jingyun Fan and Qiang Zhang and Jian-Wei Pan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1807.09611},
year = {2019}
}
备注
35 pages, 10 figures. The section "randomness extraction" in supplementary is revised in order to avoid text overlap