噪声量子测量的最大内在随机性
量子物理学展现出一种内在且独特的随机性,这种特性在经典物理中不存在。任何量子随机性生成装置都涉及对量子态的测量操作。该研究团队探讨了以下核心问题:对于给定的量子测量,其可产生的随机性上限是多少?在实际场景中,测量过程存在噪声干扰,由此产生的外源性随机性源于认知局限。这类随机性并不具备保密性——在对抗模型中,窃听者可以利用掌握的量子侧信息(作为外源随机性的表现形式)来预测量值结果。研究人员通过最小化窃听者对测量结果的猜测概率(对所有可能的输入态进行优化)来量化测量的随机性。虽然这种优化计算通常极具挑战性,但该工作成功解决了二维量子比特的二元测量问题,以及任意维度中混有白噪声的投影测量问题。此外,针对特定测量概率分布,该团队构建了三种实现方案:(i)噪声态与无噪声测量;(ii)无噪声态与含噪声测量;(iii)噪声态与噪声测量。研究证实,第三种方案会显著提升窃听者的猜测准确率。
