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迈向将真正的随机数生成融入...
摘要 — 量子通信功能的集成通常需要专用的光电元件，而这与电信系统的技术路线图并不相符。我们研究了商用相干收发器子系统在经典数据传输之后支持量子随机数生成的能力，并展示了如何将基于真空涨落的量子熵源转换为真正的随机数生成器。我们讨论了两种可能的实现方式，分别基于接收器和发射器中心架构。在第一种方案中，利用相干内差接收器中的平衡同差宽带检测来测量 90 度混合输入端的真空状态。在我们的原理验证演示中，在超过 11 GHz 的宽带宽上获得了 >2 dB 的光噪声和电噪声之间的间隙。在第二种方案中，我们提出并评估了重复使用偏振复用同相/正交调制器的监测光电二极管来实现相同目的。演示了 10 Gbaud 偏振复用正交相移键控数据传输的时间交错随机数生成。详细模型的可用性将允许计算可提取的熵，因此我们展示了两个原理验证实验的随机性提取，采用了双通用强提取器。索引术语 — 数字安全、多用途光子学、光通信设备、光信号检测、随机数生成
利用热噪声理论和真随机数生成实现后量子密码学
量子计算机和算法的出现对对称和非对称密码系统的语义安全性提出了挑战。因此，实现新的密码原语至关重要。它们必须遵循量子计算器的突破和特性，因为量子计算器使现有的密码系统变得脆弱。在本文中，我们提出了一个随机数生成模型，该模型基于对体积为 58.83 cm 3 的电子系统体积元素热噪声功率的评估。我们通过对每个体积元素的温度进行采样来证明攻击者很难进行攻击。在 12 秒内，我们为 7 个体积元素生成一串 187 位随机密钥，这些密钥将通过量子密码学的特性从源传输到目的地。
使用耦合量子点实现基于硬件的可调量子随机数生成
摘要 — 随机数在游戏和赌博、模拟、传统和量子密码学以及随机计算等非传统计算方案中是一种宝贵的商品。我们建议使用耦合量子点对上单个移动电荷的位置测量来生成随机位。量子力学通过 Born 规则提供测量结果的真正随机性。可以使用对同一双量子点 (DQD) 系统进行一系列重复测量来生成随机位串。只需调整局部状态之间的失谐，就可以根据需要消除或调整任何偏向“0”测量值或“1”测量值的偏差。设备可调性提供了多功能性，使该量子随机数生成器 (QRNG) 能够支持不需要偏差或需要可调偏差的应用。我们讨论了该 QRNG 的金属点实现以及分子实现。基本量子力学原理用于研究随机位串生成的功耗和时间考虑因素。DQD 具有较小的尺寸，在金属实现中，可用于需要低温操作的情况（如量子计算的情况）。对于室温应用，可以使用分子 DQD。