Recentemente, il team di ricerca guidato dall'accademico GUO Guangcan dell'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina dell'Accademia cinese delle scienze ha effettuato analisi di sicurezza e miglioramento dei generatori di numeri casuali quantistici indipendenti dalla fonte con dispositivi imperfetti.

Studiando le caratteristiche effettive dei dispositivi di misurazione della generazione di numeri casuali quantistici indipendenti dalla sorgente, i ricercatori hanno sottolineato che i problemi di sicurezza sono stati causati da afterpulse, mancata corrispondenza dell'efficienza di rilevamento, scarsa sensibilità alla distribuzione del numero di fotoni nei dispositivi di misurazione, eccetera., e ha fornito le soluzioni corrispondenti. Lo studio è stato pubblicato su npj Informazioni quantistiche .

Il protocollo di generazione di numeri casuali quantistici indipendente dalla sorgente è un nuovo protocollo di numeri casuali quantistici proposto nel 2016. Questo protocollo può generare numeri casuali sicuri a condizione che la sorgente di luce sia completamente non attendibile monitorando il codice di errore della base imparziale reciproca corrispondente al base della generazione di numeri casuali. Può soddisfare contemporaneamente i requisiti di sicurezza e l'alto tasso di generatore di numeri casuali, e ha una tolleranza alla perdita dei dispositivi molto elevata.

Però, il protocollo ha alcuni problemi di sicurezza, come la mancata considerazione del problema dell'afterpulse del rivelatore, la mancata corrispondenza dell'efficienza di rilevamento, la scarsa sensibilità del rivelatore alla distribuzione della sorgente luminosa e ad altre caratteristiche, che impedisce l'applicazione di questo protocollo.

In questo studio, i ricercatori hanno presentato un modello di rivelatore contenente questi parametri reali, e quindi valutato l'impatto di questi problemi sulla sicurezza effettiva. Allo stesso tempo, mirando al problema dell'afterpulse, hanno fornito le informazioni sul numero casuale di sicurezza del limite superiore con l'esistenza di intercettazioni.

Per risolvere il problema della mancata corrispondenza dell'efficienza di rilevamento e della scarsa sensibilità del rilevatore alla distribuzione della sorgente luminosa, i ricercatori hanno proposto un metodo per monitorare la distribuzione della sorgente luminosa, e ha fornito una formula di velocità in bit basata sulla sicurezza componibile con piena considerazione dell'effetto di lunghezza finita.

Questo studio ha analizzato quantitativamente il problema di sicurezza causato da dispositivi di misurazione imperfetti in sistemi di numeri casuali quantistici indipendenti dalla sorgente e ha fornito le soluzioni corrispondenti, che fornisce un importante supporto teorico per la realizzazione di generatori di numeri casuali quantistici commerciali ultraveloci indipendenti dalla sorgente.