Forskere udfører sikkerhedsanalyser og forbedrer generering af tilfældige kvantetal

For nylig, forskerholdet ledet af akademiker GUO Guangcan fra University of Science and Technology i Kina fra det kinesiske videnskabsakademi har lavet sikkerhedsanalyse og forbedring af kildeuafhængige kvantetilfældige talgeneratorer med ufuldkomne enheder.

Ved at studere de faktiske karakteristika af måleanordningerne for den kildeuafhængige kvantetilfældige talgenerering, forskerne påpegede, at sikkerhedsproblemerne var forårsaget af efterpuls, uoverensstemmelse mellem detektionseffektivitet, dårlig følsomhed over for fotontalfordeling i måleudstyr, etc., og gav de tilsvarende løsninger. Undersøgelsen blev offentliggjort i npj Kvanteinformation .

Den kildeuafhængige protokol for generering af kvantetilfældige tal er en ny protokol for kvantetilfældige tal, der blev foreslået i 2016. Denne protokol kan generere sikre tilfældige tal under den betingelse, at lyskilden er fuldstændig upålidelig ved at overvåge fejlkoden for det gensidige upartiske grundlag svarende til basis for generering af tilfældige tal. Det kan samtidig opfylde kravene til sikkerhed og høj frekvens af tilfældige talgenerator, og har en meget høj enhedstabstolerance.

Imidlertid, protokollen har nogle sikkerhedsproblemer, såsom manglende overvejelse af efterpulsproblemet med detektoren, misforholdet mellem detektionseffektivitet, detektorens dårlige følsomhed over for fordelingen af ​​lyskilde og andre egenskaber, som hindrer anvendelsen af ​​denne protokol.

I dette studie, forskerne præsenterede en detektormodel, der indeholder disse faktiske parametre, og evaluerede derefter indvirkningen af ​​disse problemer på den faktiske sikkerhed. På samme tid, sigter mod efterpulsproblemet, de gav sikkerheden tilfældigt nummer information øvre grænse for eksistensen af ​​aflytning.

For at løse problemet med detektionseffektivitetsmismatch og dårlig detektorfølsomhed over for fordelingen af ​​lyskilde, forskerne foreslog en metode til at overvåge fordelingen af ​​lyskilde, og gav en bithastighedsformel baseret på den komponerbare sikkerhed med fuld hensyntagen til den endelige længde effekt.

Denne undersøgelse har kvantitativt analyseret sikkerhedsproblemet forårsaget af ufuldkomne måleenheder i kildeuafhængige kvantetilfældige talsystemer og givet de tilsvarende løsninger, som giver en vigtig teoretisk støtte til realiseringen af ​​ultrahurtig kommerciel kildeuafhængig kvante tilfældig talgenerator.