Method for measuring quantum phase noise and working transition line width of radio-optical system of random number generator

Authors

  • O.P. Nariezhnii
  • V.V. Semenets
  • T.O. Grinenko

DOI:

https://doi.org/10.30837/rt.2018.2.193.12

Keywords:

quantum random number generator, double radio optical resonance method, quantum phase noise, quantum measure of frequency

Abstract

Results of comprehensive theoretical and experimental studies on creation of a Quantum Random Number Generator (QRNG) prototype based on the implementation of double radio optical resonance in the vapor of the rubidium isotope are presented. A method is developed for the analytical and numerical solution of the coupled-mode QRNG equation, which describes the mode of interaction of quantum generators in the process of measuring their parameters.
A feature of the proposed method is the possibility of studying quantum phase noise and the width of the quantum discriminators line on alkali metal vapors in the presence of an interaction error.

References

Горбенко І.Д., Горбенко Ю.І. Прикладна криптологія. Теорія. Практика. Застосування / І.Д. Горбенко // Харків : Форт, 2012. 878 с.

Гріненко Т.О. Квантові генератори випадкових чисел в криптографії / Т.О. Гріненко, О.П. Нарєжній // Системи обробки інформації : зб. наук. праць. Харків : ХУПС, 2015. Вип. 10(135). С. 86-89.

A Fast and Compact Quantum Random Number Generator/ Thomas Jennewien, Ulrich Achleitner, Gregor Weihs, Harald Weinfurter and Anton Zeilinger 4/III D-80799 Munchen, Germany February 1, 2008. рр. 1–21. [Електронний ресурс] Режим доступу до матеріалів: https://arxiv.org/pdf/quant-ph/9912118.pdf.

U. Achleitner, Diploma Thesis, Innsbruck University (1997).

A. J. Martino, G. M. Morris, Applied Optics 30, 981 (1991).

G. M. Morris, Opt. Engin. 24, 86 (1985); J. Marron, A. J. Martino, G. M. Morris, Applied Optics 25, 26 (1986).

W. M. Itano, J. C. Bergquist, R. G. Hulet, and D. J. Wineland, Phys. Rev. Lett. 59, 2732 (1987).

Th. Sauter, W. Neuhauser, R. Blatt, and P. E. Toschek, Phys. Rev. Lett. 57, 1696 (1986).

Osung Kwon, Young-Wook Cho, and Yoon-Ho Kim. Quantum Random Number Generator using Photon-Number Path Entanglement. Department of Physics, Pohang University of Science and Technology (POSTECH), Pohang, 790-784, Korea-2013.

Kwon O., Cho Y.-W., Kim Y.-H. Quantum Random Number Generator using Photon-Number Path Entan-glement // arXiv:0807.3440v2 [quant-ph] 4Aug 2008. рр. 1–4. [Електронний ресурс] Режим доступу: http://www.researchgate.net/publication/24218868.

Y.-H. Kim Phys. Rev. A 68, 013804 (2003).

Ritter T. // Cryptologia. Vol. 15, pp. 81 1991.

Stipčevića M., Medved Rogina B. Quantum random number generator based on photonic emission in semiconductors // Review of Scientific Instruments. Vol. 78 2007. рр. 1–7. [Електронний ресурс] Режим доступу: http://rsi.aip.org/rsi/copyright.jsp.

Stipčevića M. // Review of Scientific Instruments. Vol. 75 2004. рр. 4442.

Feihu Xu, Bing Qi, Xiongfeng Ma, He Xu, Haoxuan Zheng. Ultrafast quantum random number generation // Optics Express. 2012. Vol. 20. No. 11.

Qi B., Chi Y-M., Lo H-K., Qian L. Experimental demonstration of a high speed quantum random number generations cheme based on measuring phase noise of a single mode laser // Optics Letters. 2010. Vol. 35. рр. 312-314. [Електронний ресурс] Режим доступу: [arXiv:0908.3351v2 [quant-ph] 27 Aug 2009]: http://arxiv.org/abs/0908.3351.

V. Jacques, E. Wu, F. Grosshans, F. Treussart, P. Grangier, A. Aspect, and J.-F. Roch, Science 315, 966 (2007).

I. Goldbergand D. Wagner, Dr. Dobb’s Journal, pp. 66-70 (1996).

ID Quantigue White Paper. Random number generation using quantum physics. Version 3.0, April 2010. http://www.idquantique.com.

Grinenko Т. О., Narezhniy О.P., Gorbenko I.D. Methods for measuring the noise power spectral density of the random number generator quantum radio optical system // Telecommunications and Radio Engineering. 2017. Vol. 76. Issue 7. pp. 635-651. DOI: 10.1615/TelecomRadEng.v76.i7.60.

Стандарты частоты: принципы и приложения / Ф. Риле ; пер. с англ. Н. Н. Колачевского. Москва : Физматлит, 2009. 511 с.

Р.Ф. Оэп, А.Р. Стабберуд Фильтрация и стохастическое управление в динамических системах. Пер. с англ. ; под ред. К.Т. Леондеса. Москва : Мир, 1980. 408 с.

Л. Льюнг Идентификация систем. Теория для пользователя ; пер. с англ. ; под ред. Я.З. Цыпкина. Москва : Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1991. 432 с.

Чинков В.Н., Нарежний А.П. Математическая модель формирования групповой шкалы времени при условии взаимодействия атомных часов как системы связанных осцилляторов // Радіоелектронні і комп’ютерні системи. 2005. № 3(11). С. 5-9.

А.Ф. Верлань, В.С. Сизиков Интегральные уравнения: Методы, алгоритмы, программы. Справочное пособие. Киев: Наук. думка, 1986. 544 с.

Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. Москва : Наука, 1974. 224 с.

Боголюбов Н.Н., Митропольский Ю.А. Асимптотические методы в теории нелинейных колебаний. Москва : Наука, 1974. 408 с.

Нарежний А.П. Идентификация скрытых периодичностей в нестационарных фазовых флуктуациях прецизионных мер частоты // Прикладная радиоэлектроника. 2005. Т.4. № 2. С. 148–152.

Евдокименко Ю.И., Нарежний А.П. Идентификация групповой меры частоты с использованием итерационных методов решения стационарных задач // Радиотехника. 1998. №109. C. 76–80.

Чинков В.Н, Нарежний А.П. Исследование режимов взаимодействия прецизионных мер частоты с близкими частотами // Авиационно-космическая техника и технология. 2005. №5(21). С. 52–56.

Гриненко Т.А. Устройство поддержки синхронизации по телевизионному сигналу для цифровой сети связи АСУ тп / Т.А. Гриненко, А.А. Костыря, А.П. Нарежний // Метрологія та прилади. 2014. №4. С. 44–50.

Нарєжній О.П. Метод побудови алгоритму екстрактора на основі багатомодульного перетворення для перспективного квантового генератора випадкових чисел / О.П. Нарєжній, Т.О. Гріненко // Математичне та комп’ютерне моделювання. Серія: Фізико-математичні науки : зб. наук. праць / Інститут кібернетики імені В.М. Глушкова НАНУ Кам’янець-Подільський : Кам’янець-Подільський нац. ун-т імені Івана Огієнка, 2017. Вип. 15. С. 126–132.

Downloads

Published

2018-05-15

How to Cite

Nariezhnii, O., Semenets, V., & Grinenko, T. (2018). Method for measuring quantum phase noise and working transition line width of radio-optical system of random number generator. Radiotekhnika, 2(193), 118–132. https://doi.org/10.30837/rt.2018.2.193.12

Issue

No. 193 (2018): Radiotekhnika

Section

Articles

License

Authors who publish with this journal agree to the following terms:

1. Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.

2. Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.

3. Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).