设备无关与半设备无关随机性扩展协议的改进

为了生成真正的随机数，基于量子理论的随机数生成器必不可少。然而，确保用于产生随机性的过程满足期望的安全标准，对传统量子随机数生成器而言可能存在挑战。本论文基于一组最小的可实验验证的安全假设，深入研究随机性扩展的设备无关（DI）与半设备无关（semi-DI）协议。DI协议的安全性依赖于贝尔不等式的违背，从而认证设备的量子行为。本论文讨论的半设备无关协议仅需对单一设备——功率计——进行表征。这些协议利用量子态可被制备为无法被确定性区分的事实，从而创造随机性资源。在本研究中，我们引入了增强的DI与半设备无关协议，其在输出随机性速率、安全性或某些情形下的两者兼具方面超越现有协议。我们的分析采用熵累积定理（EAT）来确定有限轮次下可提取的随机性。一个显著贡献是引入了回收输入随机性的随机性扩展协议，显著提升了基于CHSH不等式违背的DI协议的有限轮次随机性速率。在论文最后一节，我们深入探讨广义概率理论（GPTs），重点关注Boxworld——能够产生与相对论一致的关联的最大GPT。我们给出了一个用于识别Boxworld信道的易处理判据。