量子情報：非局所的量子優位性から得られる追跡可能な乱数

乱数の予測不可能性は、デジタルセキュリティーと、リソースを公平に分散させるアプリケーションの両方にとって基本となるものである。しかし、既存の乱数発生器には限界があり、その発生過程を完全に追跡・監査し、その予測不可能性を認証することはできない。擬似乱数発生器に使用されるアルゴリズムのステップは監査可能だが、初期シードが分かっているとすれば、その出力がa prioriに予測不可能であったことを保証することはできない。デバイス非依存の量子乱数発生器は、ランダムネスの発生源が事前に不明であったことを保証できるが、ランダムネスを抽出するために使用されるステップは、改ざんに対して脆弱である。今回我々は、デバイス非依存の技術に基づく、完全に追跡可能な乱数発生プロトコルを実証する。このプロトコルは、予測不可能な非局所的量子相関からランダムネスを抽出し、分散させ絡み合ったハッシュチェーンを使用して抽出過程を暗号的に追跡し、検証する。このプロトコルは、我々が立ち上げた追跡可能で認証可能な公開量子ランダムネスビーコンの中核である。我々は、運用開始から40日間で、7454回の試行のうち7434回のプロトコルを完遂しており、成功率は99.7％であった。プロトコルが成功するたびに、ビーコンは、512ビットの追跡可能なランダムネスのパルスを発信した。これらのビットは、実際の成功確率と誤りの積2⁻⁶⁴を境界として、一様であることが認証された。今回の認証可能で追跡可能なランダムネスの発生は、同等の古典的な手法に勝るエンタングルメント由来の優位性によって動作する公共サービスを示している。

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