中國科大在源無關量子隨機數研究方面取得新進展

2021-01-07 中國科大新聞網

我校郭光燦院士團隊在源無關量子隨機數研究領域取得新進展。該團隊的王雙、韓正甫等人針對源無關量子隨機數系統中測量設備的實際特性展開研究,提出了測量端由於探測器後脈衝、探測效率不匹配、探測器對光源分布敏感等特性所帶來的安全性問題,並給出了相應的解決方案。該成果發表在12月10日的國際知名學術期刊《npj Quantum Information》上。

源無關(source-independent)量子隨機數協議是2016年提出的一種新型量子隨機數協議。該協議通過監測用於生成隨機數的相互無偏基的誤碼,可以在光源不可信的情況下,產生安全的私密隨機數。該協議可以同時兼顧隨機數發生器的安全性與高速率的需求,並可以容忍非常高的設備損耗。然而該協議仍然存在一些關鍵安全性問題,例如沒有考慮探測器後脈衝效應、多探測器的探測效率不匹配、探測器對光源分布敏感等特性所帶來的安全性隱患,這些問題嚴重限制了協議的實際應用。

為了有效解決上述問題,王雙、韓正甫等人首先給出了包含以上參數的探測器模型,並進一步評估了這些問題對現實安全性的影響。針對探測器後脈衝效應,該團隊給出了竊聽者能夠獲得隨機數信息的最小熵下界;針對探測效率不匹配和探測器對光源分布敏感問題,該團隊提出了一種光源分布監測方法,並在充分考慮有限碼長效應的條件下給出了基於組合安全性的碼率公式。該成果量化分析了測量設備不完美性對源無關量子隨機數系統的安全性影響,為實現超快實用化的源無關量子隨機數發生器提供了解決方案。

圖1 包含分布監測模塊的源無關量子隨機數發生器實驗方案圖

圖2 後脈衝效應對條件最小熵的影響

論文的第一作者為該實驗室博士生林幸,通訊作者為王雙教授。該工作得到了科技部、國家自然科學基金委、中科院和安徽省的資助。

附文章連結:https://doi.org/10.1038/s41534-020-00331-9


(中科院量子信息重點實驗室、中科院量子信息和量子科技創新研究院、科研部)

相關焦點

  • 源無關量子隨機數研究獲重要進展—新聞—科學網
    中國科學技術大學郭光燦團隊王雙、韓正甫等人針對源無關量子隨機數系統中測量設備的實際特性,提出測量端由於探測器後脈衝、探測效率不匹配、探測器對光源分布敏感等特性所帶來的安全性問題
  • 中國科大在基於單光子源的量子精密測量方面取得重要進展
    中國科大在基於單光子源的量子精密測量方面取得重要進展 中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽等與美國普林斯頓大學Marlan Scully、德國維爾茲堡大學
  • 中國科大在量子點單光子源量子調控研究中取得進展
    中國科大在量子點單光子源量子調控研究中取得進展 2015-03-24 中國科學技術大學 【字體」    在中科院、科技部、教育部和基金委的支持下,近年來,潘建偉、陸朝陽研究團隊對基於半導體量子點的量子信息技術開展了原創性的研究,取得了一系列國際領先的成果:首次實現基於量子點脈衝共振螢光的確定性高品質單光子源;製備全光學可調諧的量子點拉曼單光子源,實現獨立量子點之間的高對比度雙光子幹涉,為可擴展光學量子計算和基於自旋的固態量子網絡的實現奠定了基礎
  • 中國科大在動物長鏈非編碼RNA研究中取得進展
    他們對155個lincRNA敲除突變體進行六個方面表型的篩選發現,23個lincRNA突變體分別在其中一個或者兩個生理表型上具有不同程度的缺陷。通過對秀麗線蟲不同發育時期的轉錄組測序進行分析,研究了lincRNA和mRNA共表達情況,同時建立了lincRNA和microRNA共表達及調控網絡。
  • 中國科大在二維材料激子效應研究中取得新進展
    中國科大在二維材料激子效應研究中取得新進展 2015-08-17 中國科學技術大學 【字體:大 中 小】   近日,中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家實驗室在二維材料激子效應的理論研究方面取得新進展
  • 中國科大在量子輸運、量子等離激元研究領域取得重要新進展
    中國科大在量子輸運、量子等離激元研究領域取得重要新進展 近期,合肥微尺度物質科學國家實驗室國際功能材料量子設計中心與中科院強耦合量子材料物理重點實驗室曾長淦教授研究組在低維量子輸運領域取得系列新進展
  • 中國科大在超冷原子拓撲量子體系研究領域取得新進展
    中國科大潘建偉教授及同事陳帥、鄧友金等與北京大學劉雄軍、維也納工業大學、卡爾加裡大學的合作者們,在超冷原子拓撲量子體系的實驗研究方面取得新進展。他們用量子淬火動力學方法在人工合成的二維自旋軌道耦合超冷原子體系中得到了直接判斷體系拓撲的動力學判據,並據此精確測定了體系的拓撲相圖。
  • 中國科大在應用鋰同位素研究二疊紀末生命滅絕事件方面取得重要進展
    中國科大在應用鋰同位素研究二疊紀末生命滅絕事件方面取得重要進展 中國科學技術大學地球和空間科學學院和中國科學院殼幔物質與環境重點實驗室肖益林教授團隊和沈延安教授團隊在二疊紀末生命大滅絕事件的過程和機制研究方面取得重要進展
  • 中國科大在自旋軌道耦合莫特絕緣體研究中取得新進展
    中國科大何俊峰研究組與國內外同行合作,對自旋軌道耦合莫特絕緣體展開研究,取得重要進展:團隊使用高分辨角分辨光電子能譜,首次在電子摻雜自旋軌道耦合莫特絕緣體(Sr2IrO該研究成果於2019年11月21日發表在物理學重要國際期刊《物理評論快報》上
  • 國際上首次成功實現器件無關的量子隨機數
    相關研究成果於北京時間9月20日凌晨在線發表在國際學術期刊《自然》雜誌上。這項成果將在數值模擬和密碼學等領域得到廣泛應用,有望形成新的隨機數國際標準。 隨機數在科學研究和日常生活中都有著重要的應用:例如,天氣預報、新藥研發、新材料設計和核武器研製等領域,常常需要通過數值模擬進行計算,而數值模擬的關鍵就是要有大量隨機數的輸入;在遊戲和人工智慧等領域,需要使用隨機數來控制系統的演化;在通信安全和現代密碼學等領域,則需要第三方完全不知道的隨機數作為安全性的基礎。
  • 動物所在隨機環境中演化博弈的進化穩定性研究方面取得進展
    動物所在隨機環境中演化博弈的進化穩定性研究方面取得進展 2017-10-09 動物研究所 【字體:大 中 小】
  • 中國科大在分子的量子糾纏研究中取得進展
    該研究成果以Quantum entanglement between an atom and a molecule 為題於5月20日在線發表在《自然》上[Nature 581, 273–277(2020)]。這項成果對於未來考慮使用分子進行量子信息處理有重要推動作用。  目前有多種體系可用於探索實現量子傳感和量子信息處理。
  • 中國科大等在固態量子光學領域取得進展
    中國科大等在固態量子光學領域取得進展 2019-08-01 中國科學技術大學 【字體:大 中 小】 進一步,研究組通過該方法在微腔耦合的半導體量子點體系上實驗實現了無雷射背景的高效率和高品質的單光子源,為實現超越經典計算能力的量子計算這一目標提供了一個有用的新工具。相關論文以長文的形式於近日發表在國際學術期刊《自然-物理》上。
  • 高通量緊湊型聚變體積中子源研究取得進展
    近日,中國科學院合肥物質科學研究院核能安全技術研究所·FDS鳳麟核能團隊,在高通量緊湊型聚變體積中子源研究方面取得新進展,相關成果以High-field
  • 中國科大在半導體深紫外LED研究中取得重要進展
    中國科大供圖。中新網合肥11月29日電(記者吳蘭)記者29日從中國科學技術大學獲悉,該校科研人員巧用藍寶石調控角度,突破了紫外LED發光性能研究的重要進展。相關研究成果發表在著名學術期刊《先進功能材料》上。近期,中國科大微電子學院孫海定和龍世兵課題組關於利用藍寶石襯底斜切角調控量子阱實現三維載流子束縛,實現以上研究突破。紫外線雖然在太陽光中能量佔比僅5%,但卻廣泛應用於人類生活。
  • 基於裡德堡原子的多體模擬研究取得進展
    中國科學院院士、中國科學技術大學教授郭光燦團隊在裡德堡原子研究方向取得新進展:該實驗室教授史保森、丁冬生與英國杜倫大學教授Charles. Adams等合作在實驗上實現了基於裡德堡原子的多體自組織模擬,主要研究成果於4月29日發表在國際物理學期刊Physics Review X上。
  • 中國科大在二維材料半導體量子電晶體研究中取得重要進展
    中國科大在二維材料半導體量子電晶體研究中取得重要進展   我校郭光燦院士領導的中科院量子信息重點實驗室在半導體門控量子點的研究中取得重要進展。
  • 中國科大在流體力學界面不穩定性方面取得進展
    近日,中國科學技術大學工程科學學院教授羅喜勝、陸夕雲等在匯聚激波誘導的流體力學界面不穩定性研究方面取得突破性進展,在國際上首次通過實驗得到了匯聚激波管中界面擾動的演化規律,發現在反射激波再次作用之前界面擾動會出現衰減,證明了在匯聚激波作用下存在輕重界面減速引起的Rayleigh-Taylor穩定性。
  • 中國科大二維材料系列研究取得新進展:預言單層藍磷「半層-半層...
    近日,合肥微尺度物質科學國家實驗室國際功能材料量子設計中心在二維材料系列研究中取得新進展,理論上預言了在GaN(001)襯底上可外延生長單層藍磷,並提出非常規的「半層-半層」生長機制。該研究成果以「Half Layer By Half Layer Growth of a Blue Phosphorene Monolayer on a GaN (001) Substrate」為題於2017年1月27日在線發表在國際權威物理學雜誌《物理評論快報》上,並被選為編輯推薦(Editors' Suggestion)。博士生曾犟為第一作者,崔萍博士與張振宇教授為通訊作者。
  • 中科大宣布新冠"炎症風暴"研究進展:發現阻斷藥物
    現在正在進行多中心隨機對照試驗,大約有百餘位病人會陸續入組。」疫情發生後,中國科學技術大學研究團隊集在免疫學領域多年基礎研究的成果,與中國科大附一院臨床實踐相結合,迅速反應,將實驗室前移,進行了大量的基礎研究。發現白細胞介素-6(IL-6)是誘發炎症風暴的重要通路,在對機制初步認識的基礎上,成功地採用「託珠單抗」作為抑制劑,取得了初步臨床效果,進一步多中心臨床試驗正在進行。