量子物理学：超光速信号の不可能性によって認証される実験的に生成されたランダム性
Nature 556, 7700 doi: 10.1038/s41586-018-0019-0
サイコロから現代の電子回路まで、乱数を生成するより優れたデバイスを構築するために、多くの試みがなされている。ランダム性は、セキュリティーシステムや暗号システム、プライバシー保護の基盤である。乱数生成器の重要な課題は、出力が予測不可能であることを保証するのが難しいことである。ノイズの多い古典系や基本的な量子測定などの物理的過程に基づく乱数生成器において、予測が不可能であると主張するには、根底にある物理を説明する詳細なモデルが必要である。モデルの不完全さは、デバイスの完全性を損なってしまう。しかし、ループホールの無いベルテスト（Bell test）と共に量子非局所性現象を利用することで、特殊相対性理論などの一般的な物理的原理のみによって制限されるいかなる相手にも予測できない出力を生成する乱数生成器を構築することは可能である。最近の技術開発によって、今ではそうしたループホールの無いベルテストの実行が可能になっている。今回我々は、フォトニックなベル実験から得た認証されたランダム性を提示し、10−12の範囲内に均一に分布する1024個のランダムビットを抽出した。これらのランダムビットは、光よりも速い（超光速の）シグナル情報伝達を禁止するとともに、独立した測定選択を可能にするいかなる物理理論によっても予測できなかった。我々は、ランダム性を認証し定量化するために、試行ごとのベル不等式の破れが低いことを特徴とするデバイスに最適化されたプロトコルについて説明する。ループホールの無いベルテストに基づく将来の乱数生成器は、我々の暗号システムとインフラストラクチャーのセキュリティーと信頼性を高める役割を果たす可能性がある。
