High-rate qutrit entanglement swapping with photon-number-basis
Keio University（庆应义塾大学）；National Institute of Information and Communications Technology (NICT)（信息通信研究机构）
本文提出一种针对三能级量子态的纠缠交换协议，结合光子数编码和额外模式基，提升纠缠生成效率，尤其在光子生成概率有限时表现更优。
2025-07-10 quant-ph
Construction of a qudit using Schrodinger cat states and generation of hybrid entanglement between a discrete-variable qudit and a continuous-variable qudit
我们表明，一个连续变量（CV）qudit可以构造使用准正交猫态的玻色子模式，当在每个猫状态的相位编码是适当的选择。利用构造的CV量子点和Fock态编码的离散变量量子点，提出了一种利用两个微波腔耦合超导磁通量子点来产生CV量子点和离散变量量子点混合最大纠缠态的方法.这个建议依赖于一个腔的Fock态的叠加的初始准备和另一个腔的猫态的初始准备。在准备好每个腔的初始状态之后，该提议仅需要两个基本操作，即，第一操作采用两个腔与Qutrit的色散耦合，而第二操作仅使用一个腔与Qutrit的色散耦合。纠缠态的产生是确定性的，并且操作时间随着每个量子点尺寸的增加而减少。此外，在整个操作期间，耦合器quutrit保持在基态，因此从quutrit的退相干显著减小。作为一个例子，我们进一步讨论了利用电路QED方法制备DV夸克态和CV夸克态混合最大纠缠态的实验可行性。该方案具有普遍性，可以通过两个微波或光学腔耦合到一个自然或人工三能级原子来实现同样的任务。
2022-08-28 quant-ph
Investigating bound entangled two-qutrit states via the best separable approximation
我们使用Akulin等人[V.M. Akulin，G. A. Kabatiansky和A. Mandilara，Phys.Rev.A92，042322（2015）]，以在两个四分之一随机密度矩阵上执行最佳可分离近似。我们将数值计算结果与理论方法相结合，生成了具有随机代表性的部分转置束缚纠缠态族，并分析了它们的性质。我们的研究结果表明，对于两个quutrit系统的BE状态具有可以忽略的体积，这些形式的微小的“岛屿”零星分布在可分离状态的多面体的表面。我们设计了一种方法来估计这些地层的平均厚度和它们的出现频率。被检测到的家庭的BE状态被发现位于一层伪单拷贝不可分割的负部分转置状态，后者覆盖了绝大多数的表面的可分离多面体。
2020-01-01 quant-ph
Landau-Majorana-Stuckelberg-Zener dynamics driven by coupling for two interacting qutrit systems
本文分析和求解了含时双相互作用自旋夸克模型。这两个相互作用的qutrits受到纵向场随时间线性变化的朗道-马约拉纳-Stückelberg-Zener（LMSZ）的情况。虽然没有横向场，我们表明LMSZ跃迁的发生，两个自旋量子之间的耦合的帮助。这种物理效应允许通过实验估计自旋之间的耦合强度，并允许通过适当地设置斜坡的斜率来产生两个量子点的纠缠态。此外，还揭示了局域和非局域控制的可能性以及两个量子态暗态的存在。通过引入随机波动场分量以及非厄米项的哈密顿模型，也考虑了来自嘈杂的周围环境的影响。
2019-06-10 quant-ph
Generation of quantum entangled states of multiple groups of qubits distributed in multiple cavities
假设腔初始处于Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）纠缠态，我们证明了分布在N个腔中的N群量子比特的GHZ态可以通过3步操作产生。N群量子比特的GHZ态是通过将N群量子比特置于N个腔中产生的。在这里，“qutrit”指的是三能级量子系统，其中最低的两个能级代表一个量子比特，而第三个能级充当GHZ态创建所需的中间态。该方案不依赖于基于腔的量子网络的结构和耦合腔的方式。操作时间与量子比特的数量无关。GHZ态的制备是确定性的，因为不需要测量量子态或腔态。此外，在整个操作期间量子位的第三能级实际上被激发，因此从更高能级的退相干被大大抑制。该提议是相当普遍的，并且原则上可以应用于使用不同类型的物理量子来创建许多量子位的GHZ状态（例如，原子、量子点、NV中心、各种超导量子点等）分布在多个空腔中。作为一个具体的例子，我们进一步讨论了制备GHZ态的四组transmon量子比特（每组由三个量子比特组成）分布在四个一维传输线谐振器排列在一个阵列中的实验可行性。
2020-03-31 quant-ph
Deterministic generation of Greenberger-Horne-Zeilinger entangled states of cat-state qubits in circuit QED
提出了一种利用电路QED产生三个猫态量子比特的Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）纠缠态的有效方法。GHZ态是用三个微波腔耦合到一个超导transmon量子阱制备的。由于量子点在工作过程中保持在基态，量子点的能量弛豫和退相引起的退相干被大大抑制。GHZ状态是确定性创建的，因为不涉及测量。数值模拟表明，利用现有的电路QED技术，高保真地产生三个量子比特的GHZ态是可行的。这个提议可以很容易地扩展到创建一个$N$ -cqubit GHZ态（$N\geq 3$），其中$N$微波或光学腔耦合到一个自然的或人造的三能级原子。
2019-10-18 quant-ph
Single-shot realization of nonadiabatic holonomic gates with a superconducting Xmon qutrit
非绝热完整量子计算由于其对控制误差的鲁棒性和高速实现等优点而受到越来越多的关注。用超导transmon qutrit实验验证了非绝热完整单量子比特门的原始方案。然而，原始协议需要两个非对易门来实现任意的单量子比特门，这使得门暴露于错误源的时间加倍，因此使门容易受到环境诱导的退相干的影响。随后提出了单次激发方案来实现一个任意的单比特非绝热完整门。在本文中，我们实验上实现了非绝热完整单量子比特门与超导Xmon qutrit的单次发射协议，其中所有的Clifford元素门都是通过单次发射实现的。通过量子过程层析成像和随机基准测试，单次激发门达到大于99%的保真度。
2018-11-15 quant-ph
Check-based generation of one-time tables using qutrits
一次性表是一类双方相关性，可以帮助实现信息理论上安全的双方（交互式）经典或量子计算。在这项工作中，我们提出了一个二分量子协议生成一个简单的类型的一次性表（在Popescu-Rohrlich非定域盒的相关性）与部分安全。然后，我们表明，通过运行第一个协议的许多实例，并对其中一些进行检查，可以实现渐近信息理论上安全的一次性表的生成。第一个协议是从一个半诚实的量子不经意传输协议，与一些变化，使没有纠缠态需要准备，和通信只涉及一个qutrit在每个方向。我们表明，在第一个协议中的一些信息权衡是类似的半诚实的不经意传输协议。从半诚实量子不经意传输协议中的猜测概率的一个不等式出发，得到了某些生成一次表协议中的猜测概率的两类不等式.
2022-01-03 cs.CR quant-ph
Generation of a decoherence-free entangled state using a radio frequency dressed state
我们提出了一种利用射频修饰态和自旋相关力相结合的方法来制备钙离子纠缠态的方法。利用这种方法，可以直接产生射频量子比特的无退相干纠缠态，理想情况下其保真度接近于1。我们得到了一个保真度为0.68的rf纠缠态，由于它是一个能级间存在能隙的本征态，因此相干时间超过200 ms，用同样的方法得到了一个保真度为0.77的qutrit-qutrit纠缠态，它超过了2/3的可分性阈值.
2011-10-19 quant-ph
Efficient Implementation of a Single-Qutrit Gate Set via Coherent Control
National Laboratory of Solid State Microstructures, School of Physics, Nanjing University（南京大学固体微结构物理学院）；Shishan Laboratory, Nanjing University（南京大学时山实验室）；Jiangsu Key Laboratory of Quantum Information Science and Technology, Nanjing University（南京大学江苏省量子信息科学与技术重点实验室）；Synergetic Innovation Center of Quantum Information and Quantum Physics, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学量子信息与量子科技创新中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
利用SU(3)动力学，通过相干控制框架实现35纳秒高保真度单qutrit门，平均保真度99.5%，并展示可扩展至qudit算法的量子电路。
2026-06-16 quant-ph
Nonviolation of the CHSH inequality under local spin-1 measurements on two spin qutrits
本文基于解析表达式和大量数值验证，发现任意两自旋三态量子比特态在局域自旋-1测量下均不违反CHSH不等式，并比较了并发度与CHSH参数，揭示了与自旋-1/2情形的差异。
2025-04-13 quant-ph
Experimental violation of a d-dimensional Bell inequality using energy-time entangled photons
利用数值优化的测量设置，实验研究了不同纠缠度的2-qubit和2-qutrit纠缠态对CGLMP不等式的破坏。量子比特的编码和操纵的频谱的宽带能量-时间纠缠光子考虑到一个空间光调制器。后者允许将频谱离散化成仓。通过单独控制每个频率点，通过量子态层析验证了最大和非最大纠缠量子态的产生。
2015-02-06 quant-ph
Autonomous dissipative Maxwell's demon in a diamond spin qutrit
工程动力学地图相结合的相干和耗散变换的量子态与量子测量，已经证明了一些技术应用，并有望成为一个重要的工具，在量子热力学过程。在这里，我们利用NV中心的有效开自旋quutrit动力学的控制，实验上实现了一个自主反馈过程（麦克斯韦妖）与可调耗散强度。反馈是由随机测量事件，条件下的quutrit随后的耗散演化。自治麦克斯韦恶魔的功效是量化的实验特征的波动的能量交换系统与环境的广义佐川上田崎关系耗散动力学。这为实现一类新的麦克斯韦恶魔开辟了道路，这可能对量子传感和量子热力学设备有用。
2022-04-11 cond-mat.stat-mech physics.atom-ph quant-ph
Single-step implementation of a hybrid controlled-NOT gate with one superconducting qubit simultaneously controlling multiple target cat-state qubits
混合量子门最近引起了相当大的关注。它们在连接具有不同编码的量子比特的量子信息处理器中起着重要作用，并且在量子处理器和量子存储器之间的量子态传输中具有重要应用。在这项工作中，我们提出了一个单步实现的多目标量子比特受控非门与超导（SC）量子比特同时控制$n$目标猫态量子比特。在这个方案中，门是用耦合到三能级SC quutrit的$n$微波腔实现的。控制SC量子位的两个逻辑状态由qutrit的两个最低能级表示，而每个目标猫态量子位的两个逻辑状态由微波腔的两个准正交猫态表示。该建议基本上通过每个腔与quutrit的色散耦合来操作。门的实现非常简单，因为它只需要一个单步操作。不需要施加经典脉冲或执行测量。门操作时间与目标量子比特的数量无关，因此它不会随着目标量子比特数量的增加而增加。此外，由于在门操作期间qutrit的第三较高能级未被占据，所以来自qutrit的退相干被极大地抑制。作为这种混合多目标量子比特门的应用，我们进一步讨论了SC量子比特和猫态量子比特的混合Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）纠缠态的产生。作为一个例子，我们数值分析了在现有的电路QED技术中产生一个SC量子比特和三个猫态量子比特的混合GHZ态的实验可行性。
2022-08-28 quant-ph
Non-perturbative CPMG scaling and qutrit-driven breakdown under compiled superconducting-qubit control: a single-qubit study
CETC International Cornerstone Quantum Industry (Suzhou) Co., Ltd.（中国电科国际基石量子产业（苏州）有限公司）
本研究通过非微扰层次运动方程模拟，发现三能级超导transmon在CPMG序列下出现轴依赖的标度律击穿，包括非单调退相干和X-Y布居不对称性，而X-CPMG保持幂律标度，揭示了第三能级非谐性与浴记忆效应的作用。
2026-06-16 quant-ph
Sustained state-independent quantum contextual correlations from a single ion
我们使用一个单一的陷阱离子quutrit证明违反输入状态无关的非上下文不等式使用随机选择的量子非爆破投影测量序列。我们连接了13个观测值的5400万个连续测量值，并通过214个标准差违反了最佳非上下文约束。我们使用相同的数据集来表征缺陷，包括测量的信号和可重复性。实验序列是通过集成到我们的控制系统中的量子随机数发生器实时生成的，以选择延迟低于50 μs的后续可观察量，这可用于约束可能描述我们结果的隐藏变量模型。状态回收实验过程对噪声有弹性，自我校正并且独立于qutrit状态，证实了量子性与测量而不是指定状态有关的事实。
2017-10-27 quant-ph
Quantum Random Number Generator based on Violations of the Free CHSH-3 Inequality
我们描述了一个协议，用于产生随机数的基础上存在的量子违反的自由Clauser-Horne-Shimony-Holt不等式，即CHSH-3。我们的方法使用半定规划松弛计算这样的侵犯。在一个标准的设置中，CHSH-3不等式涉及两个分离的量子和相容的测量，即，彼此交换，产生$1+\sqrt{11/3} \approx 2.9149$的已知量子界。在我们的框架中，$d$维量子系统（qudits），其中$d$是不固定的先验，测量运营商可能不兼容，是允许的。这种约束的损失产生了更高的值的CHSH-3不等式的最大期望。基于CHSH-3破坏的上界，我们设计了一个单部分的随机数生成器。我们的协议产生一个最大的熵和它的安全性是基于，通过自我测试参数，对量子系统的自由CHSH-3的最大违反的可达性。
2020-07-30 quant-ph
Bell inequality violations with random mutually unbiased bases
我们研究了一个两量子纠缠纯态的Bell非定域性问题，使用一组随机选择的互无偏基（MUBs）。有趣的是，即使我们只采用两个设置贝尔不等式，我们发现一个显着的机会，获得贝尔违反，如果双方单独允许测量足够数量的MUB。特别地，对于最大纠缠量子态和量子态的情形，我们的数值估计表明，我们可以通过只考虑这样的贝尔不等式来获得近保证的贝尔破坏。最大纠缠五量子的情况是类似的，尽管最终成功试验的机会稍微减少到大约$99.84\%$。经过进一步的研究，我们发现，即使所有这些无违反的情况下，违反了一些更设置的贝尔不等式。这些结果表明，贝尔非定域性的实验测试这些高维纠缠态仍然是可行的，即使双方不共享一个共同的参考系。
2022-07-18 quant-ph
On-chip semi-device-independent quantum random number generator exploiting contextuality
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；Queen Mary University of London（伦敦大学玛丽女王学院）；IHP – Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik（IHP – 莱布尼茨创新微电子研究所）；Technische Universität Berlin（柏林工业大学）；University of Florence（佛罗伦萨大学）；QTI s.r.l.（QTI有限公司）
通过集成两个硅光子芯片实现基于KCBS上下文性不等式违背的半设备无关量子随机数发生器，利用单光子干涉的固有随机性生成随机数，并基于违背量认证条件最小熵为每轮0.077比特，生成速率21.7比特/秒。
2026-06-16 quant-ph
Entanglement Generation of Nearly-Random Operators
我们研究了统计性质接近随机矩阵但受到某种限制的算符的纠缠产生。其中包括内插系综矩阵，其中独立的随机参数的区间是有限的，伪随机算子，其中有远远少于随机矩阵所需的随机参数，和量子混沌演化。以不同的方式限制随机性使我们能够探索纠缠和随机性之间的联系。我们评论哪些属性影响纠缠的产生，并讨论如何有效地产生随机状态的量子计算机。
2005-07-13 quant-ph
Truly Random Number Generation Based on Measurement of Phase Noise of Laser
提出了一种基于单模垂直腔面发射激光器（VCSEL）相位噪声测量的实现真随机数产生的简单方法。量子相位噪声的真正随机性源于光子的自发发射，并且随机比特生成速率最终仅受激光线宽的限制。最终比特生成速率为20 Mbit/s，物理保证的真正随机比特序列通过了三项标准随机测试。此外，对于第一次，{ \it连续}生成的随机比特序列高达14 Gbit的验证其真正的随机性的两个额外的标准。
2010-01-20 quant-ph
Quantum Random Number Generation with Uncharacterized Laser and Sunlight
熵或随机性源是随机数生成中的基本成分。量子随机数发生器通常需要良好建模和校准的光源，例如激光器，以产生随机性。对于未表征的光源，例如太阳光或未表征的激光，由于其未知或复杂的结构，真正的随机性实际上很难量化或提取。通过利用最近提出的独立于源的随机生成协议，我们从理论上修改它考虑实际问题，并在实验上实现了未经表征的激光和太阳光源的修改方案。该算法保证了随机数的安全性，与随机数的来源无关，随机数生成速度达到1 Mbps，比原算法提高了3个数量级。我们的研究结果表明量子技术在随机数生成方面的力量，并为利用实际光源实现高速半自测试量子随机数生成器铺平了道路。
2021-01-10 quant-ph
Multiplexed Quantum Random Number Generation
快速安全的随机数生成是高速加密通信的关键，是信息安全的基础。真正随机数的产生取决于所使用的过程的内在随机性，并且通常受到电子带宽和信号处理数据速率的限制。在这里，我们使用多路复用方案来创建一个快速的量子随机数生成器，其结构适合于分布式计算的加密和高比特率数据传输。我们使用七个零差探测器测量的真空波动作为量子随机性源，使用单个集成光学器件进行复用。我们得到一个随机数生成速率为3.08 Gbit/s，从只有27.5 MHz的采样检测器带宽。此外，我们利用系统的多路复用特性来演示一个生成速率为26 Mbit/s的非种子强提取器。
2019-05-06 quant-ph
502 Gbits/s Quantum Random Number Generation with Simple and Compact Structure
提出并实现了一种基于DFB激光器量子相位起伏的量子随机数产生方案。实验测量数据的分布概率与理论模型的仿真结果吻合较好。最小熵估计和Toeplitz哈希随机性提取器用于获得最终的随机比特。该方法不仅结构简单，而且具有较高的随机比特生成率。结果，可以获得502 Gbits/s的随机比特生成速度，这比以前的类似方案高得多。这种方法为QRNG的实际应用提供了可能。
2016-07-07 quant-ph
Truly random number generation via entropy amplification
提出了一种基于激光相位噪声测量的真随机数发生器的简单实现方案。从熵的角度来看，我们估计可以从采样字节中提取的真正随机位的数量。通过采用$m$ -最低有效位的简单方法，放大了原始比特序列的熵，实现了$300$ Mbps的真正随机比特生成速率。
2010-06-17 quant-ph
Coherence as a resource for source-independent quantum random-number generation
测量量子态提供了产生真正的随机数的方法。已经表明，即使使用未表征的量子源也可以获得真正的随机性。在这项工作中，我们提出了一个框架，形式化的想法，实现源无关的量子随机数生成通过测量相干性。在没有全态层析成像的情况下，可以通过相干见证来估计源的相干性。现有的不确定关系为基础的计划可以被视为特殊情况下的一致性框架，因为我们设计了一个非线性的一致性证人，可以基本上产生相同的结果。同时，我们提出了一种与源无关的随机数生成方案，该方案比基于不确定关系的随机数生成方案具有更高的随机数生成率。
2019-04-25 quant-ph
Real time demonstration of high bitrate quantum random number generation with coherent laser light
我们提出了一个随机数产生方案，使用宽带测量的真空场包含在一个单模激光器的射频边带。即使测量可能包含技术噪声，我们表明，合适的算法可以将数字化的光电流转换成一串随机数，可以任意与量子波动的子集（高量子相关制度）或任意免疫环境波动（高环境免疫力）。我们展示了高达2 Gbps的实时随机数生成，使用标准的随机性测试进行了验证。
2011-07-22 quant-ph
Randomness generation based on spontaneous emissions of lasers
随机数在信息科学特别是密码学中起着重要的作用。基于量子力学的概率性质，量子随机数发生器可以产生真正的随机性。特别地，可以以非常高的速度（通常在Gbps范围内）从激光相位波动产生随机数。在这项工作中，我们通过建立一个物理模型，研究了基于激光相位起伏的量子随机数发生器中随机性的起源。我们展示了随机性本质上是如何源于自发发射的。激光相位起伏既可以从基本原理上定量地评价，也可以用布朗运动模型定性地解释。考虑到实际设备的精度，我们表明，随机性产生的速度是有限的检测设备的分辨率的限制。我们的结果也提供了最佳的实验设计，以达到最大的生成速度。
2015-05-14 quant-ph
Broadband Balanced Homodyne Detector for High-Rate (>10 Gb/s) Vacuum-Noise Quantum Random Number Generation
我们展示了一个管芯级平衡零差检测器，在3GHz带宽上具有19.1dB的高量子到经典噪声清除。我们评估该接收器作为一个高品质的熵源，随机数产生在> 10 Gb/s，并证明了一个经典的10 Gb/s双二进制通信信道的功能集成。
2021-10-20 quant-ph
Quantum random number generation using an on-chip nanowire plasmonic waveguide
该研究将片上纳米线等离子体波导集成到基于光到达时间的量子随机数生成装置中，实现了速率提升、尺寸缩小一个数量级的效果，验证了纳米等离子体器件集成的可行性，为紧凑可扩展的量子随机数生成提供了新方向。
2024-04-16 quant-ph
Generation of frequency sidebands on single photons with indistinguishability from quantum dots
单光子量子态的产生和操纵是许多量子信息协议的核心。使用相位调制器作为保持相干性的量子光学器件已经引起了越来越多的兴趣。在这封信中，我们已经使用电光相位调制器来塑造由量子点发射的单光子的状态矢量，以产生新的频率分量（模式），并明确地证明相位调制过程与理论预测在单光子水平上一致。通过双光子干涉测量，我们表明，对于由三个模式（原始模式和两个边带）组成的输出，通过二阶强度相关（g2（0））测量的模式工程光子的不变性被保留。这项工作展示了一种生成光子量子比特或更复杂状态（例如，一个Qutrit）用于量子通信应用，其通过在边带中编码信息而不损失相干性。
2018-06-25 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Source Independent Quantum Walk Random Number Generation
源独立量子随机数发生器（SI-QRNG）是一种加密协议，其试图从量子源中提取随机字符串，其中源处于对手的控制之下，而测量设备被完全表征。这代表了完全可信和完全设备独立之间的中间地带，允许使用当前技术的快速比特生成速率，同时还提供了强大的安全保证。本文分析了一个基于量子游走的SI-QRNG协议，并提出了一种新的安全性证明技术。
2021-09-03 quant-ph
Quantum random number generation
利用量子物理可以产生真随机数，这在许多应用中，特别是在密码学中起着重要的作用。从量子系统的测量中得到的真正的随机性揭示了量子性的内在本质-相干性，这是量子力学区别于经典物理学的一个重要特征。真正的随机性的产生通常被认为是不可能的，只有经典的手段。根据设备的可信度，量子随机数发生器（QRNG）可以分为三类。第一类是实用的QRNG，它建立在完全可信和校准的设备上，通常可以通过对设备进行适当的建模来高速生成随机性。第二类是自测试QRNG，可以在不信任实际实现的情况下生成可验证的随机性。第三类，半自测试QRNG，是一个中间类别，它提供了设备上的可信度和随机数生成速度之间的权衡。
2016-05-10 quant-ph
Generation of fresh and pure random numbers for loophole-free Bell tests
我们演示了在过去小于36 ns的自发发射事件的随机性的提取，给出了输出位具有超过$10^{-5}$以下的可预测性和强的随机性保证。这种随机性生成策略满足了当前局部现实主义的“无漏洞贝尔测试”中对不可预测的基选择的严格要求[Hensen等人，Nature（London）526，682（2015）; Giustina等人，物理修订信函115，250401（2015）; Shalm等人，物理修订版信函115，250402（2015）]。
2015-12-17 quant-ph
Experimental demonstration of a high speed quantum random number generation scheme based on measuring phase noise of a single mode laser
我们提出了一种基于测量工作在激光阈值附近的低强度水平的单模二极管激光器的量子相位噪声的高速随机数生成方案。研制了一种用于测量随机相位起伏的延迟自外差系统，通过主动稳相，实现了500 Mbit/s的随机数产生速率，产生的随机数通过了DIEHARD测试。
2009-08-27 quant-ph
Finite-size analysis of continuous variable source-independent quantum random number generation
研究了有限尺寸效应对连续变量源无关量子随机数产生的影响。利用中心极限定理和极大似然估计定理，推导出了量子随机数产生的统计涨落的输出公式，确定了实际量子随机数产生的参数上界。由这些结果可以看出，校验数据长度和置信概率与最终的随机性有很强的相关性，在实现中可以根据需求进行调整。此外，还对采样范围大小和采样分辨率等关键参数进行了详细的考虑。研究发现，与抽样范围大小相关的量化输出分布对有限尺寸效应导致的最终随机性损失有显著影响。总体结果表明，在实际应用中实现连续变量源无关量子随机数产生时，应考虑有限尺寸效应。
2020-02-28 quant-ph
Experimental device-independent certified randomness generation with an instrumental causal structure
量子物理的内在随机性为随机数的产生提供了新的工具，这是众多领域的核心挑战。通过测量纠缠态获得的贝尔非局域相关性允许生成比特串，其随机性以与设备无关的方式得到保证，即不需要对测量和状态生成设备进行假设。在这里，我们在一个新的平台上生成这种强形式的认证随机性：所谓的工具场景，这是因果推理领域的核心。首先，我们从理论上证明，认证的随机比特，私人对一般的量子对手，可以提取利用设备无关的量子工具不等式违规。为此，我们采用以前开发的贝尔方案的技术。然后，我们实验实现了相应的随机生成协议使用纠缠光子和主动前馈的信息。此外，我们表明，对于低水平的噪声，我们的协议提供了一个优势，最简单的贝尔非局部协议的基础上的Clauser-Horn-Shimony-Holt不等式。
2019-09-08 quant-ph
Photon generation from vacuum in nondegenerate cavities with regular and random periodic displacements of boundaries
研究了三维理想腔体边界周期运动的涨落对真空中由于非定常Casimir效应产生光子的影响。
2003-08-26 quant-ph
Semi-Quantum Random Number Generation
半量子密码术涉及至少一个本质上是半量子或“经典”的用户。这样的用户只能以非常受限的方式与量子信道交互。许多半量子密钥分发协议已经被提出，其中一些协议具有严格的安全性证明。在这里，我们第一次表明，据我们所知，量子随机数生成是可能的半量子设置。我们还开发了一个严格的安全性证明，推导出一个约束的随机比特生成率的协议作为噪声的函数在信道中。我们的协议和证明可以广泛适用于其他量子和半量子加密场景，用户在他们的能力有限。
2022-10-28 quant-ph
Source-device-independent Ultra-fast Quantum Random Number Generation
安全随机数是科学、统计学、密码学以及更一般的安全协议中的许多应用的基本元素。我们提出了一种方法，使生成高速不可预测的随机数从一个电磁场的quadratures没有任何假设的输入状态。该方法允许消除由于经典和量子边信息的存在而可以预测的数字。特别地，我们介绍了一种基于熵的不确定原理来估计无限维量子系统的位置和动量观测量的条件最小熵上界的方法.通过上述方法，我们在实验上证明了以大于1Gbit/s的速率产生安全的真随机比特。
2015-09-24 quant-ph
Unified generation and fast emission of arbitrary single-photon multimode $W$ states
我们提出了一个在电路QED中产生任意单光子多模$W$态的统一的确定性方案。一个三能级系统（qutrit）由泵浦激光脉冲驱动，并耦合到空间分离的$N$谐振腔。每个空间模$g_i$的耦合强度完全决定了产生的单光子N模$W$态$\vert W_N \rangle=\frac{1}{A}\sum_{i=1}^N g_i|0_1 0_2 \cdots 1_i 0_{i+1}\cdots 0_N\rangle$，因此只需调节$g_i$就可以产生任意的$\vert W_N \rangle$.我们不仅可以在谐振器中产生$W$态，还可以根据需要将它们释放到传输线中。对于任意$N$，用于生成（或发射）$\vert W_N \rangle$的时间和保真度可以相同。值得注意的是，根据参数，$\vert W_N\rangle$可以以在$20-50$ ns内达到$98.9\%$的概率发射，与最近报道的最快的两量子位门（$30-45$ ns）相当。最后，时间演化过程便于控制，因为只有泵浦脉冲是时间相关的。
2021-09-12 physics.optics quant-ph
Investigating a Device Independence Quantum Random Number Generation
本文提出在设备无关设置下利用量子纠缠和双光子干涉认证量子随机数生成，通过CHSH不等式违反与量子态层析独立验证测量设备，确保生成不可预测性并可扩展至更快的随机性扩展协议。
2024-06-03 physics.optics quant-ph
Experimental measurement-device-independent quantum random number generation
量子随机数发生器（QRNG）的随机性依赖于其器件的准确表征。然而，器件的缺陷和不准确的表征会导致错误的熵估计和偏差，严重影响真正的随机性产生，在极端情况下甚至会导致量子随机性的消失。在这里，我们通过实验证明了一个测量设备无关（MDI）QRNG的基础上的时间仓编码，以实现认证的量子随机性，即使当测量设备是未表征和不可信的。MDI-QRNG在常规随机性生成模式和测试模式之间随机切换，在测试模式中，随机准备四个量子态以实时执行测量层析成像。在25 MHz的时钟速率下，MDI-QRNG生成5.7 Kbps的最终随机比特率。这种全光纤设置的实现方式提供了一种在实践中利用可信但易出错的设备构建完全集成的MDI-QRNG的方法。
2016-12-07 cs.CR quant-ph
Ultra-Fast Physical Generation of Random Numbers Using Hybrid Boolean Networks
我们描述了一个高速的物理随机数发生器的基础上的混合布尔网络与自主和时钟逻辑门，实现在一个可重构芯片。自治逻辑门被安排在一个双向环形拓扑结构，并产生宽带混沌。时钟控制逻辑门接收来自自主逻辑门的输入，使得物理地生成通过标准随机性测试而无需进一步后处理的随机数。可重构芯片上的大量逻辑门允许并行生成随机数，正如我们实现的128个物理随机数发生器所证明的那样，该发生器实现了12.8 Gbit/s的实时比特率。
2013-04-17 nlin.CD quant-ph
Quantum Random Number Generation using a Solid-State Single-Photon Source
量子随机数产生（QRNG）利用量子力学现象的内在随机性。然而，这种过程的演示仅限于概率源，例如，自发参数下转换或微弱的激光，这不能被确定性地触发。在这里，我们展示了QRNG与六方氮化硼中的量子发射器;一种新兴的固态量子源，可以按需产生单光子，并在室温下工作。我们通过测量四个集成光子波导之一的单光子来实现真正的随机数生成，随后根据美国国家标准与技术研究所的基准套件验证序列的随机性。我们的研究结果为片上确定性随机数发生器和其他基于固态的量子光学器件的制造开辟了一条新的途径。
2020-01-30 physics.optics quant-ph
One-Sided Device-Independent Random Number Generation Through Fiber Channels
本文提出并实验验证了基于量子导引的单边设备无关随机数生成方法，通过2 km光纤信道分发量子导引，在不可信设备的远程站点以7.06 Mbits/s的速率提取量子随机数，为非对称网络中的量子随机数生成奠定基础。
2024-11-13 physics.optics quant-ph
Quantum random number generation by coherent detection of phase noise
我们证明了一个量子随机数发生器的基础上的随机性质的相位差两个独立的激光源。随机位生成的速度由光电探测器带宽和所用激光器的线宽决定。所实现的系统是鲁棒的，并且生成量子起源的概率分布，该概率分布本质上是均匀的，因此原则上不需要随机性提取。相位是用常规用于高容量相干光通信的电信设备测量的，这允许跟踪激光器的相位漂移，并且在电信行业中是容易获得的。
2019-06-06 physics.ins-det physics.optics quant-ph
