每秒產(chǎn)生188億個(gè)！中國科學(xué)家實(shí)現世界最快實(shí)時(shí)量子隨機數發(fā)生器

 

 

 

      新華社合肥電     隨機數是一種重要資源，在信息安全、密碼學(xué)、科學(xué)仿真等眾多領(lǐng)域都有應用需求，但要人工產(chǎn)生大量“真隨機數”卻是個(gè)難題。近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉、張軍等人聯(lián)合浙江大學(xué)儲濤教授研究組，通過(guò)研制硅基光子集成芯片和優(yōu)化處理，實(shí)現了速率達18.8Gbps的世界最快實(shí)時(shí)量子隨機數發(fā)生器。

 

 

      隨機數在科學(xué)研究和日常生活中都有重要應用，比如在信息安全和密碼學(xué)等領(lǐng)域，需要第三方完全不知道的隨機數作為安全性的基礎。在游戲和人工智能等領(lǐng)域，需要使用隨機數來(lái)控制系統的演化。在天氣預報、新藥研發(fā)、新材料設計等領(lǐng)域，也常需要通過(guò)數值模擬進(jìn)行計算，而數值模擬的關(guān)鍵是要有大量隨機數的輸入。

 

 

      要人工產(chǎn)生大量“真隨機數”并不容易，很多隨機數發(fā)生器其實(shí)是基于確定性的算法，產(chǎn)生的是“偽隨機數”.量子力學(xué)的出現從根本上改變了這一局面，因為其物理過(guò)程具有“內稟隨機性”.量子隨機數發(fā)生器具有不可預測性、不可重復性和無(wú)偏性等特征，是量子通信系統中的關(guān)鍵核心器件。

 

 

      潘建偉、張軍等人長(cháng)期研究實(shí)用化量子隨機數發(fā)生器，并取得了多項世界前沿性成果。近期，他們進(jìn)一步發(fā)展了基于真空態(tài)漲落的高速量子隨機數產(chǎn)生方案，并完成實(shí)驗驗證。同時(shí)，他們與浙江大學(xué)儲濤等合作，通過(guò)多次迭代制備了硅光芯片，并通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化處理算法和硬件實(shí)現，在實(shí)現高集成度的同時(shí)，大大提升了量子隨機數發(fā)生器的實(shí)時(shí)生成速率。

 

 

      經(jīng)傳輸測試，該量子隨機數發(fā)生器的實(shí)時(shí)生成速率達到創(chuàng )世界紀錄的18.8Gbps,相當于每秒鐘產(chǎn)生188億個(gè)隨機數。這個(gè)研究成果，為開(kāi)發(fā)低成本的商用量子隨機數發(fā)生器單芯片奠定了技術(shù)基礎。

 

 

      日前，國際知名學(xué)術(shù)期刊《應用物理快報》以“封面論文”的形式發(fā)表了這項研究成果。