Vi föreslår tre kriterier för generering av slumpmässiga digitala strängar från kvantstråledelare: (i) tre eller fler ömsesidigt uteslutande resultat som motsvarar åberopandet av tre- och högre dimensionella Hilbert utrymmen; (ii) obligatorisk användning av rena tillstånd i konjugerade baser för förberedelse och detektion; och (iii) användning av insnärjda singlet (unik) tillstånd för eliminering av bias. Från de många slumptalsgeneratorerna baserade på fysiska processer (jfr. Ref. [7] [8] [9] [10] [11] [12] för att bara nämna några få) förefaller användningen av enstaka fotoner (eller andra quanta såsom neutroner) som utsätts för strålsplittrar särskilt lovande [13] [14] [15] [16] av följande skäl: i) På grund av (idealt) enstaka fotonhändelser är de fysiska systemen "elementära", ii) de kan kontrolleras i stor utsträckning, och iii) de kan intygas vara slumpmässiga i förhållande till postulaten för kvantteori [17]. Tre egenskaper hos kvantteorin relaterar direkt till slumpmässiga sekvenser som genereras från strålsplitterexperiment: (i) slumpmässigheten av enskilda händelser (jfr. Ref. [18, s. 866] och Ref. [19, s. 804]); ii) komplementaritet [20, s. 7]; och iii) obestämdhet; d.v.s. avsaknaden av tvåvärderade tillstånd som kan tolkas som "globala" (dvs. giltiga på alla observerbara) sanningsfunktioner [21]. För att fullt ut genomföra dessa kvantegenskaper föreslår vi tre förbättringar av befintliga protokoll [13] [14] [15] [16] [22] [23] [24]. Det första kriteriet säkerställer att kvantum slumptalsgeneratorerna kan certifieras för att utsättas för kvantvärde obestämdhet. Ett nödvändigt villkor för att detta ska kunna tillämpas är möjligheten till tre eller fler ömsesidigt uteslutande resultat vid mätningar av en enda quanta. Formellt beror detta på att överträdelser av Bell-typ ojämlikheter, liksom bevis på Gleasons och KochenSpecker-typ teorem är endast realiserbara [25] i tre-och högre dimensionella Hilbert utrymmen. Endast från tredimensionell vektorrymd och framåt är det möjligt att icke trefaldigt sammankoppla baser 2 genom en (eller upp till n - 2 för n-dimensionellt Hilbert utrymme) gemensamma baselement. Detta kan explicit visas av vissa, även tät [26] [27] [28], "utspädningar" av baser, som bryter upp möjligheten att koppla samman, vilket tillåter värdet bestämdhet. I mer operativa termer, om vissa "exotiska" scenarier (t.ex. Ref. [29, 30] ) är undantagna, överträdelsen av Bell-typ ojämlikhet för två två-state partiklar (motsvarande två utfall på vardera sidan) är ett tillräckligt kriterium för kvantvärde obestämdhet. Naturligtvis kan man hävda att protokoll som bygger på två utfall fortfarande skyddas av kvant komplementaritet, och hela spektrumet av kvantodeterminism, särskilt kvantvärde obestämdhet, inte behövs. Det finns också en möjlighet att Born-regeln kan härledas genom något annat argument (eventuellt från en annan uppsättning axiom) än Gleasons teorem [31] [32] [33] [34]. Det finns dock tillräckligt många tvåvärderade tillstånd på propositionsstrukturer med två utfall för att möjliggöra en homeomorfisk inbäddning av denna struktur i en klassisk boolesk algebra. I vilket fall som helst verkar det klokt att använda alla "mind-boggling" funktioner av kvantmekanik mot kryptoanalytiska attacker på någon kvantgenererad sekvens. Den resulterande trivalenta eller flervärdiga sekvensen kan enkelt "nedgraderas" eller "översättas" till binära sekvenser genom eliminering eller identifiering utan förlust av slumpmässighet: att systematiskt eliminera n − 2 symboler kommer att omvandla en slumpmässig sekvens på ett alfabet med n ≥ 3 symboler till en slumpmässig sekvens på ett alfabet med två symboler [1]. I det andra kriteriet föreslås obligatorisk användning av rena tillstånd från maximalt konjugerade baser för beredning och detektion. Detta krav gäller den enskilda partikelkällan för slumptalsgeneratorer. Faktum är att många tvåpartiklar experiment har redan använt detta kriterium, eftersom full tomografi utförs för att karakterisera staten så fullständigt som möjligt. Dessa experiment använder ett (Bell) tillstånd som är så rent och maximalt insnärjt som praktiskt genomförbart; ganska ofta producerar de singlet Bell-tillståndet (som, på grund av tekniska frågor relaterade till andra frihetsnivåer, aldrig kan vara idealiskt rent). Tomografi används för att karakterisera tillståndet och därmed intyga slumpmässiga utfall. Kriteriet tillämpas därför redan implicit i denna mening och i dessa experiment. Även om det allmänt anses att blandade (icke rena) kvanttillstånd kan "produceras" och operationaliseras "för alla praktiska ändamål", kan man försiktigt hävda att detta faktiskt kan vara ett subjektivt uttalande å observatörens vägnar: medan försökspersonen kan "pretendera" att det exakta tillstånd som lämnar partikelkällan är okänt, kan det fortfarande vara möjligt att föreställa sig att tillståndet är i något, om än okänt men inte i huvudsak ovetande, unikt rent tillstånd. Även om man är ovillig att acceptera dessa huvudsakliga bekymmer, är det klokt att inte exponera protokollen för att generera kvant slumpmässighet för möjligheten av dolda regularities av källan. När allt kommer omkring är stråldelare bara en-till-en bijective anordningar som kan representeras av reversibla enhetsoperatörer [36] [37] [38]; ett faktum som kan ses genom att rekombinera de två banorna med en andra stråldelare i en Mach-Zender interferometer och därigenom återställa den ursprungliga signalen. För att säkerställa kvantslumpmässighet bör stråldelaren därför inte betraktas som ett isolerat element, utan måste undersökas i kombination med strålkällan. I enlighet med denna princip garanterar en obalans mellan statens förberedelser och mätningar att kvantkomplementariteten säkerställer det odeterministiska resultatet. Detta kan t.ex. genomföras genom att man förbereder den enskilda partikeln i ett rent tillstånd som motsvarar ett element av en viss bas och sedan mäter den i en annan grund, där det ursprungliga tillståndet befinner sig i en sammanhängande superposition av mer än en stat (jfr. Ref. [13] och det första protokollet med stråldelningspolar i Ref. Denna förordning träder i kraft den tjugonde dagen efter det att den har offentliggjorts i Europeiska unionens officiella tidning. För det tredje och slutligen, för att eliminera eventuella fördomar (för vissa "klassiska" metoder för att eliminera fördomar, hänvisar vi till Refs. [39] [40] [41] [42] ), föreslår vi att använda Einstein-Podolsky-Rosen typ mätningar av två quanta i ett unikt insnärjd tillstånd. Varje stat som uppfyller den unika egenskapen [43] i minst två riktningar, såsom singeln säger 1 ε 2
I REF föreslog Svozil tre kriterier för att bygga slumptalsgeneratorer baserade på stråldelare: (A) Har tre eller fler ömsesidigt uteslutande resultat motsvarar åberopandet av Hilbert utrymmen med dimension minst 3; (B) Använd rena tillstånd i konjugerade baser för beredning och detektion; (C) Använd insnärjda singlet (unik) stater för att eliminera partiskhet.
Three criteria for quantum random number generators based on beam splitters
{'venue': 'Phys. Rev. A 79, 054306 (2009)', 'journal': None, 'mag_field_of_study': ['Physics']}