设备无关的随机性放大与私有化

随机性是计算机科学中的一种基本资源。在大多数应用中，需要完美的、有时是私密的随机性，而此类资源是否存在甚至都不明确。众所周知，经典计算机科学的工具不允许我们从单一弱公共源创建完美且秘密的随机性。另一方面，量子物理允许这样的过程，即使在最偏执的密码学意义下（称为“量子设备无关密码学”）。在这项工作中，我们提出并证明了一种新的设备无关协议的安全性，该协议以任意单个公共 Santha-Vazirani 源作为输入，并在量子对手存在的情况下生成接近均匀的秘密字符串。我们的工作是首个实现具有以下所有属性的随机性放大的工作：(1) 对任意偏置的公共 Santha-Vazirani 源进行放大和“私有化” (2) 使用仅具有两个组件的设备（相比之下多项式数量的组件）(3) 非消失的提取率 (4) 最大噪声容忍度。特别地，这意味着我们的协议是首个可能以可达参数实现的协议。我们通过结合三种新工具实现了这些：特定的贝尔不等式族、在设备无关设定下对熵进行下界估计的证明技术，以及用于量子证明多源提取器的特殊框架。