
源DI QRNG的实验设置。(a)纠缠源:时间-能量纠缠光子对由持续时间为5 ns的脉冲激光器泵浦的Ti:PPLN波导产生,由PBS隔开。(b) 测量装置:光子在耦合到爱丽丝和鲍勃侧的光纤后,通过 90:10 分束器 (BS) 被动选择用于测量 Tδ 或 Dδ。PC、偏振控制器;FI,过滤器;C-BG,啁啾布拉格光栅;超频、光学环行器;SNSPD,超导纳米线单光子探测器;和TDC,时间数字转换器。来源: 高级光子学 (2023 年)。DOI: 10.1117/1.AP.5.3.036003
量子随机数生成器 (QRNG) 基于量子力学固有的不可预测性产生真正的随机性。它们在量子信息处理和计算任务中具有重要的应用。在实践中,在实际实现中量子源器件的任何缺陷或不准确的表征都会极大地影响QRNG的安全性和生成率,甚至可能导致量子随机性的消失。
独立于源设备(源-DI)的QRNG使用不受信任的源但表征良好的测量设备运行,以积极解决这些问题。
据 Advanced Photonics 报道,*京大南**学的研究人员最近提出并通过实验证明了一种安全快速的源DI QRNG协议,该协议对于实际实施来说简单而高效。本工作中的源DI QRNG是通过纠缠光子辅助的单光子检测技术实现的。
随机数是通过测量光子到达时间的过程从一对时间能量纠缠光子中提取的。时间-能量纠缠光子对是由自发参数下转换(SPDC)过程产生的。
研究人员能够通过观察非局部色散抵消来证明时间 - 能量纠缠,从而确认该方案的安全性。为了提高安全性,他们采用修正的熵不确定性关系来量化随机性,同时考虑到公认的有限测量范围问题。
他们报告了每秒4兆比特(Mbps)的随机比特的安全生成速率,他们指出,鉴于其更快的检测速度和较低的时间分辨率,先进的单光子探测器可以达到千兆bps的水平。基于PPLN波导SPDC源,他们意识到的源DI QRNG可以通过探索片上光子产生,操作和检测技术进一步开发为集成芯片级器件。
据通讯作者、*京大南**学教授龚彦晓(Yan-Xiao Gong)介绍,“与现有的几种半DI QRNG相比,我们的工作在安全性、速度和实用性之间实现了出色的平衡。他补充说:“这项研究为安全量子信息任务的实际应用铺平了道路,并促进了高性能和高安全性量子随机数发生器的发展。
更多信息: 张继宁等人,通过非局部色散消除保护的源器件独立量子随机数发生器的实现, 高级光子学 (2023)。DOI: 10.1117/1.AP.5.3.036003