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可证明的量子随机数产生拾取速度

07 Apr 2021 杰西卡塔克 
随机性是许多应用程序的关键,包括加密。 (礼貌:Shutterstock / Maksim Kabakou)

日本的日本Nippon电报和电话公司的研究人员(NTT.)建立了一个量子随机数发生器(QRNG),其通过高速定期地提供随机位,并且对噪声造成的噪声是稳健的,否则会损害位的安全性。以前的QRNG需要长时间运行,在它们可以以高平均速率生成随机位, 燕宝张 同事设计了一种解决这个所谓的“延迟”,并打击他们QRNG设备的缺陷。这些创新使得可以在更短的时间内认证随机位。他们的QRNG可以在计算和通信网络中找到应用,其中高延迟随机数生成是高速加密所必需的。

随机性是关键 许多应用程序,包括数值模拟,统计采样和密码术。模拟和采样需要高速,高速速率数生成,而加密奖项奖励安全(可认证)随机位。

由于量子测量是固有的概率,因此量子力学自然地将自身归因于随机数。 QRNGS的显着特征在于,仅基于具有可验证物理条件的测量观测的输出随机位是可信的。 “人们可以证明QRNG生成的随机位非常接近可能由可能包含有关QRNG设备的其他信息的外部对手完全未知的理想随机位,”张解释。

Image showing the setup of the QRNG, in which a pulse from a quantum light source passes through a Mach-Zehnder interferometer and is detected using a pair of single-photon detectors.

尽管存在对抗攻击,但低延迟

为了降低其设备的延迟,NTT团队开发了一种有效的方法,用于对古典和量子对手进行验证量子随机性。量子对手被定义为能够获得量子资源的人,包括储存随着实验中准备的状态纠缠的任意状态的量子存储器。相反,经典对手只能存储测量结果的经典描述。张和同事证明,他们的设备可以每块8,192个随机比特认证,每0.1秒,对所有量子对手的安全性高,或针对所有古典对手的2×8,912个随机钻头。

除了降低延迟之外,新方法具有进一步的优势:它既不需要满足随机数的源,也不是要满足的测量装置。因此,保证了具有现实设备的实用安全性。相反,以前用于对量子对手的随机性认证的方法解决了源或测量的缺陷,但并不是两者。

既然他们已经实现了高速,高安全性的QRNG,张和同事希望减少QRNG的大小,以便它可以用于手机技术。他们还建议他们开发的QRNG可以用于构建高速随机性服务器(信标),这些服务器周期性地产生固定和公共随机比特的固定块,这将是通信网络的福音。

版权©2021由IOP Publishing Ltd和个人贡献者