基于纠缠Werner态的随机数认证

发布时间：2020-04-24 06:22

【摘要】：随机数认证在量子信息处理任务中至关重要。具有非局域性的量子态可用来认证随机数,量子态的纠缠性是量子非局域性的重要资源。因此,判断量子态的纠缠性(一般采用纠缠目击形式)对于随机数认证十分重要。本文分别从设备无关和测量设备无关场景下研究了随机数认证协议,以及测量设备无关条件下的纠缠目击形式。其一,在设备无关条件下,基于纠缠Werner态,提出了一个新的随机数认证协议。论文应用Bell场景下的自测试技巧与测量设备无关条件下的纠缠目击方法,巧妙的将经典比特输入转化为可信量子态输入。由于半量子非局域场景(可信量子态输入)下所有的纠缠Werner态都是非局域的,因此新提出的协议在任意纠缠Werner态下都可以进行随机数认证。与以前的随机数认证协议相比,本文提出的协议大大扩大了纠缠Werner态进行随机数认证的利用范围,这对于今后实际纠缠资源的充分利用具有极大的借鉴意义。其二,在测量设备无关条件下,基于纠缠Werner态,提出了在不同量子态输入情况下的随机数认证协议。根据欧拉定理,不同量子态输入对于测量设备之间共享随机数的大小有很大的区别,然而量子态输入的数量与所认证的随机数之间并没有必然的联系。通过Matlab仿真模拟出在测量设备无关条件下,具有6个可信量子态输入时得到可认证的随机数曲线最高。其三,在测量设备无关条件下,实现了三粒子量子态的纠缠目击具体证明。采用LPP原理,对于可分态与纠缠态分别实现了纠缠目击形式的推导演示,得出在三粒子量子态下的测量设备无关纠缠目击形式。并且以三粒子含噪声的量子态-W态为例,采用线性方程组求解,给出了具体的数值表达式。
【图文】：

设备无关,随机数,黑箱,模型图

量子态Ｐ＃，希望通过在它上执行一些测量操作来认证随机性。经典比特输入逡逑Ｘ，ｙｅ邋｛０，１，．．．｝表示对于测量操作的选择，＜３，６对应的是Ａｌｉｃｅ，邋Ｂｏｂ执行测量操逡逑作之后所产生的经典输出结果。设备无关随机数认证的装置图像见图３－１。逡逑ｘｅ｛Ｕ，３＝—｝逦ｖｅ－｛Ｌ！３，．．．｝逡逑Ｖ逦Ｖ逡逑ａ＆｛±ｌ｝逦ｂ￡＂｛±ｌ｝逡逑图３－１．设备无关条件下随机数认证的模型图逡逑如图３－１所示，在设备无关条件下，即将Ａｌｉｃｅ，Ｂｏｂ的测量装置视为黑箱，逡逑并且通过经典的测量选择Ｕｅ邋｛０，１，．．．｝在他们Ａｌｉｃｅ和Ｂｏｂ上分别执行一些可逡逑能的操作｛从＿从％，从一０，从％＾），趴训，［声￡＾＝１，；＾从％＝１｝［４２］，分别逡逑获得经典输出结果化６邋＝邋±１。操作很多轮次之后，得到Ａｌｉｃｅ和Ｂｏｂ统计测量概逡逑１３逡逑

设备无关,随机数,不等式,场景

量子态Ｐ＃，希望通过在它上执行一些测量操作来认证随机性。经典比特输入逡逑Ｘ，ｙｅ邋｛０，１，．．．｝表示对于测量操作的选择，＜３，６对应的是Ａｌｉｃｅ，邋Ｂｏｂ执行测量操逡逑作之后所产生的经典输出结果。设备无关随机数认证的装置图像见图３－１。逡逑ｘｅ｛Ｕ，３＝—｝逦ｖｅ－｛Ｌ！３，．．．｝逡逑Ｖ逦Ｖ逡逑ａ＆｛±ｌ｝逦ｂ￡＂｛±ｌ｝逡逑图３－１．设备无关条件下随机数认证的模型图逡逑如图３－１所示，在设备无关条件下，即将Ａｌｉｃｅ，Ｂｏｂ的测量装置视为黑箱，逡逑并且通过经典的测量选择Ｕｅ邋｛０，１，．．．｝在他们Ａｌｉｃｅ和Ｂｏｂ上分别执行一些可逡逑能的操作｛从＿从％，从一０，从％＾），，趴训，［声￡＾＝１，；＾从％＝１｝［４２］，分别逡逑获得经典输出结果化６邋＝邋±１。操作很多轮次之后，得到Ａｌｉｃｅ和Ｂｏｂ统计测量概逡逑１３逡逑
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O413;TN918.1

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