양자 무작위성 생성: 스퀴즈 상태 기반 준-장치 독립 방식

본 논문은 신뢰할 수 있는 이진 순수 상태 소스와 신뢰할 수 없는 이진 검출기를 활용하여 준-장치 독립 양자 무작위성 생성을 탐구한다. 검출기의 부가 정보는 고전적인 것으로 가정한다. 우리는 두 소스 상태의 신뢰할 수 있는 그램 중첩과 관측된 대칭 오차 확률에만 의존하는 닫힌 형태의 섀넌율 표현식을 도출했다. 완전한 이진 큐비트 POVM(Positive Operator-Valued Measure) 최적화에는 투영 전용 처리에서 누락되었던 두 결정론적 극단점을 포함해야 한다. 이들을 포함하면 인증된 무작위성 비율이 상당히 낮아지고 정확해진다. 이 닫힌 형태는 인증된 점근적 i.i.d. 섀넌율에 대한 무조건적인 상한이며, 수치적으로 검증된 이중 실현 가능 영역 내에서 타이트해진다. 이 영역 내에서만 인증된 비율이며, 그 외의 값은 수치적으로 제한된다. 이 결과를 스퀴즈-코히어런트 이진 위상 편이 변조(BPSK) 소스에 적용하여, 손실 및 무손실 환경에서 스퀴징이 상태 구별 가능성과 인증된 무작위성 간의 균형을 어떻게 변화시키는지 보여준다. 고정된 평균 광자 수와 스퀴징에서, 변위가 반-스퀴즈 직교 위상에 놓일 때 인증된 비율이 가장 커지며, 해당 극한값을 얻었다. 검출기 정화 레지스터를 보유하여 결과를 태그하는 공격자는 고전적 부가 정보 모델의 범주를 벗어나며, 이 경우 인증된 비율은 0으로 감소할 것이다. 본 연구는 양자 무작위성 생성의 이론적 한계를 명확히 하고 실제 구현에 대한 중요한 통찰력을 제공한다.