MicroCloud Hologram Inc. entwickelt einen Quantenzufallszahlengenerator (QRNG) für die Überlagerungs- und Verschränkungseigenschaften basierend auf Quantenwanderungen

MicroCloud ist bestrebt, seinen Kunden weltweit führende holografische Technologiedienste anzubieten.

SHENZHEN, China, Jan. 22, 2025 /PRNewswire/ -- Recently, MicroCloud Hologram Inc. (NASDAQ: HOLO), ("HOLO" or the "Company"), a technology service provider, made a new research breakthrough. They have constructed a quantum random number generator (QRNG) of the properties of superposition and entanglement entirely based on quantum walks.

SHENZHEN, China, 22. Januar 2025 /PRNewswire/ -- MicroCloud Hologram Inc. (NASDAQ: HOLO), („HOLO“ oder das „Unternehmen“), ein Technologiedienstleister, erzielte kürzlich einen neuen Forschungsdurchbruch. Sie haben einen Quantenzufallszahlengenerator (QRNG) für die Eigenschaften der Überlagerung und Verschränkung konstruiert, der vollständig auf Quantenwanderungen basiert.

Quantum walks, as a process of quantum state evolution, possess unique properties of superposition and entanglement. HOLO has cleverly utilized these properties to construct the quantum random number generator (QRNG). Quantum walks offer several advantages, among which the ability to generate multiple bits from a single qubit is particularly noteworthy. In traditional random number generation methods, obtaining multiple bits from a single bit source faces many limitations, while quantum walks break through these constraints, greatly enhancing the efficiency and flexibility of random number generation.

Quantenwanderungen besitzen als Prozess der Quantenzustandsentwicklung einzigartige Eigenschaften der Überlagerung und Verschränkung. HOLO hat diese Eigenschaften geschickt genutzt, um den Quantenzufallszahlengenerator (QRNG) zu konstruieren. Quantenwanderungen bieten mehrere Vorteile, unter denen besonders hervorzuheben ist die Möglichkeit, aus einem einzelnen Qubit mehrere Bits zu erzeugen. Bei herkömmlichen Methoden zur Zufallszahlengenerierung stößt das Erhalten mehrerer Bits aus einer einzigen Bitquelle auf viele Einschränkungen, während Quantenwanderungen diese Einschränkungen durchbrechen und die Effizienz und Flexibilität der Zufallszahlengenerierung erheblich verbessern.

In any practical system, the application of quantum walks has certain limitations. The practical limits are primarily determined by the number of quantum walk steps that can be achieved experimentally. For example, in experimental scenarios such as nuclear magnetic resonance, ion trapping, cold atoms, and photonic systems, the number of quantum walk steps is constrained by factors like the precision of experimental equipment and environmental noise interference. However, HOLO, through in-depth analysis and numerical simulations, has found that despite these limitations, the dynamics of quantum walks can still significantly enhance the randomness of the particle's initial state.

In jedem praktischen System unterliegt die Anwendung von Quantenwanderungen bestimmten Einschränkungen. Die praktischen Grenzen werden in erster Linie durch die Anzahl der experimentell erreichbaren Quantenlaufschritte bestimmt. Beispielsweise wird in experimentellen Szenarien wie Kernspinresonanz, Ionenfallen, kalten Atomen und photonischen Systemen die Anzahl der Quantenlaufschritte durch Faktoren wie die Präzision der experimentellen Ausrüstung und Umgebungslärmeinflüsse begrenzt. Durch eingehende Analysen und numerische Simulationen hat HOLO jedoch herausgefunden, dass die Dynamik von Quantenwanderungen trotz dieser Einschränkungen die Zufälligkeit des Anfangszustands des Teilchens immer noch erheblich verbessern kann.

In their research, HOLO considers a special form of randomness quantification in quantum systems, namely the inherent randomness of measurements, which has been quantified as coherent measurement. Through the study of coherent measurements, HOLO further clarifies the operational aspects of quantum coherence. Quantum coherence is one of the key characteristics that distinguish quantum systems from classical systems, and a deeper understanding of its operational aspects helps to better utilize quantum properties for random number generation.

In ihrer Forschung betrachtet HOLO eine besondere Form der Zufallsquantifizierung in Quantensystemen, nämlich die inhärente Zufälligkeit von Messungen, die als kohärente Messung quantifiziert wurde. Durch die Untersuchung kohärenter Messungen klärt HOLO die operativen Aspekte der Quantenkohärenz weiter. Quantenkohärenz ist eines der Schlüsselmerkmale, die Quantensysteme von klassischen Systemen unterscheiden, und ein tieferes Verständnis ihrer operativen Aspekte hilft, Quanteneigenschaften besser für die Erzeugung von Zufallszahlen zu nutzen.

Since the QRNG protocol proposed by HOLO is entirely based on discrete-time quantum walk (DTQW) dynamics, it requires good randomness metrics to be incorporated in both the position and coin spaces. In the theoretical framework of quantum walks, coin space and position space are two key concepts. The coin space is analogous to the probability distribution in classical random processes, while the position space describes the particle's position state in space.

Da das von HOLO vorgeschlagene QRNG-Protokoll vollständig auf der DTQW-Dynamik (Discrete Time Quantum Walk) basiert, erfordert es die Integration guter Zufallsmetriken sowohl in den Positions- als auch in den Münzraum. Im theoretischen Rahmen der Quantenwanderungen sind Münzraum und Positionsraum zwei Schlüsselkonzepte. Der Münzraum ist analog zur Wahrscheinlichkeitsverteilung in klassischen Zufallsprozessen, während der Ortsraum den Ortszustand des Teilchens im Raum beschreibt.

To assess the randomness associated with the coin space, HOLO employs a specific method. First, it is necessary to trace a portion of the Hilbert space related to the position space from the density matrix. The density matrix is a crucial tool in quantum mechanics for describing the state of a quantum system, and by manipulating it, information related to specific spaces can be extracted. After tracing out the portion related to the position space, HOLO can calculate the randomness described in the method section from the simplified density matrix. This calculation method, based on relevant theories in quantum information theory, enables accurate quantification of randomness in the coin space.

Um die mit dem Münzraum verbundene Zufälligkeit zu beurteilen, verwendet HOLO eine spezielle Methode. Zunächst ist es notwendig, aus der Dichtematrix einen Teil des Hilbert-Raums zu verfolgen, der sich auf den Ortsraum bezieht. Die Dichtematrix ist in der Quantenmechanik ein entscheidendes Werkzeug zur Beschreibung des Zustands eines Quantensystems. Durch ihre Manipulation können Informationen zu bestimmten Räumen extrahiert werden. Nachdem HOLO den Teil im Zusammenhang mit dem Positionsraum ermittelt hat, kann er die im Abschnitt „Methode“ beschriebene Zufälligkeit aus der vereinfachten Dichtematrix berechnen. Diese Berechnungsmethode, die auf relevanten Theorien der Quanteninformationstheorie basiert, ermöglicht eine genaue Quantifizierung der Zufälligkeit im Münzraum.

Similarly, by tracing the coin space, HOLO can calculate the randomness combined with the position space. Through separate calculations of the randomness in these two spaces and their comprehensive analysis, a thorough evaluation of the randomness quality of the quantum walk-based QRNG can be achieved. This dual consideration of randomness in both position and coin spaces makes the QRNG proposed by HOLO more comprehensive and reliable in terms of randomness generation.

In ähnlicher Weise kann HOLO durch Verfolgen des Münzraums die Zufälligkeit in Kombination mit dem Positionsraum berechnen. Durch getrennte Berechnungen der Zufälligkeit in diesen beiden Räumen und deren umfassende Analyse kann eine gründliche Bewertung der Zufälligkeitsqualität des Quantenlauf-basierten QRNG erreicht werden. Diese doppelte Berücksichtigung der Zufälligkeit sowohl im Positions- als auch im Münzraum macht den von HOLO vorgeschlagenen QRNG umfassender und zuverlässiger im Hinblick auf die Zufallsgenerierung.

Compared to traditional random number generation methods, HOLO's quantum walk-based QRNG offers significant advantages. Traditional random number generators are often limited by algorithms and hardware, and the random numbers they generate have certain limitations in terms of randomness and unpredictability. In contrast, the quantum walk-based QRNG leverages the inherent properties of quantum systems to generate truly random numbers, whose randomness is not constrained by classical algorithms, offering higher security and reliability.

Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden zur Zufallszahlengenerierung bietet HOLOs auf Quantenwanderungen basierendes QRNG erhebliche Vorteile. Herkömmliche Zufallszahlengeneratoren sind häufig durch Algorithmen und Hardware eingeschränkt, und die von ihnen generierten Zufallszahlen unterliegen gewissen Einschränkungen hinsichtlich Zufälligkeit und Unvorhersehbarkeit. Im Gegensatz dazu nutzt das auf Quantenwanderungen basierende QRNG die inhärenten Eigenschaften von Quantensystemen, um echte Zufallszahlen zu generieren, deren Zufälligkeit nicht durch klassische Algorithmen eingeschränkt wird, was eine höhere Sicherheit und Zuverlässigkeit bietet.

In practical applications, HOLO's QRNG has broad prospects. In the field of cryptography, the security and randomness of random numbers are critical to encryption algorithms. The quantum walk-based QRNG can provide high-quality random keys for encryption algorithms, enhancing the security of cryptographic systems and effectively defending against various forms of attacks. In fields such as scientific computing and simulation, high-quality random numbers can also improve the accuracy and reliability of computational results, providing strong support for scientific research.

In praktischen Anwendungen hat HOLOs QRNG breite Perspektiven. Im Bereich der Kryptographie sind die Sicherheit und Zufälligkeit von Zufallszahlen für Verschlüsselungsalgorithmen von entscheidender Bedeutung. Das auf Quantenwanderungen basierende QRNG kann hochwertige Zufallsschlüssel für Verschlüsselungsalgorithmen bereitstellen, wodurch die Sicherheit kryptografischer Systeme erhöht und verschiedene Formen von Angriffen effektiv abgewehrt werden. In Bereichen wie dem wissenschaftlichen Rechnen und der Simulation können hochwertige Zufallszahlen auch die Genauigkeit und Zuverlässigkeit von Rechenergebnissen verbessern und so die wissenschaftliche Forschung stark unterstützen.

In the future, HOLO will continue to conduct in-depth research on quantum walk-based QRNG technology, constantly optimizing algorithms and experimental schemes, overcoming limitations in practical applications, and further improving the performance and stability of QRNGs.

HOLO wird auch in Zukunft weiter intensiv an der auf Quantenwanderungen basierenden QRNG-Technologie forschen, Algorithmen und experimentelle Schemata ständig optimieren, Einschränkungen in praktischen Anwendungen überwinden und die Leistung und Stabilität von QRNGs weiter verbessern.

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Über MicroCloud Hologram Inc.

MicroCloud is committed to providing leading holographic technology services to its customers worldwide. MicroCloud's holographic technology services include high-precision holographic light detection and ranging ("LiDAR") solutions, based on holographic technology, exclusive holographic LiDAR point cloud algorithms architecture design, breakthrough technical holographic imaging solutions, holographic LiDAR sensor chip design and holographic vehicle intelligent vision technology to service customers that provide reliable holographic advanced driver assistance systems ("ADAS"). MicroCloud also provides holographic digital twin technology services for customers and has built

MicroCloud ist bestrebt, seinen Kunden weltweit führende holografische Technologiedienste anzubieten. Zu den holografischen Technologiedienstleistungen von MicroCloud gehören hochpräzise Lösungen zur holografischen Lichterkennung und Entfernungsmessung („LiDAR“), die auf holografischer Technologie basieren, exklusive Architekturdesigns für holografische LiDAR-Punktwolkenalgorithmen, bahnbrechende technische holografische Bildgebungslösungen, holografisches LiDAR-Sensorchip-Design und holografische intelligente Fahrzeugsicht Technologie, um Kunden zu bedienen, die zuverlässige holographische fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme („ADAS“) anbieten. MicroCloud bietet seinen Kunden auch holografische digitale Zwillingstechnologiedienste an und hat diese entwickelt