随机数是一种重要资源 ， 在信息安全、密码学、科学仿真等众多领域都有应用需求 ， 但要人工产生大量“真随机数”却是个难题 。 近日 ， 中国科学技术大学教授潘建伟、张军等人联合浙江大学储涛教授研究组 ， 通过研制硅基光子集成芯片和优化处理 ， 实现了速率达18.8Gbps的世界最快实时量子随机数发生器 。
随机数在科学研究和日常生活中都有重要应用 ， 比如在信息安全和密码学等领域 ， 需要第三方完全不知道的随机数作为安全性的基础 。 在游戏和人工智能等领域 ， 需要使用随机数来控制系统的演化 。 在天气预报、新药研发、新材料设计等领域 ， 也常需要通过数值模拟进行计算 ， 而数值模拟的关键是要有大量随机数的输入 。
要人工产生大量“真随机数”并不容易 ， 很多随机数发生器其实是基于确定性的算法 ， 产生的是“伪随机数” 。 量子力学的出现从根本上改变了这一局面 ， 因为其物理过程具有“内禀随机性” 。 量子随机数发生器具有不可预测性、不可重复性和无偏性等特征 ， 是量子通信系统中的关键核心器件 。
潘建伟、张军等人长期研究实用化量子随机数发生器 ， 并取得了多项世界前沿性成果 。 近期 ， 他们进一步发展了基于真空态涨落的高速量子随机数产生方案 ， 并完成实验验证 。 同时 ， 他们与浙江大学储涛等合作 ， 通过多次迭代制备了硅光芯片 ， 并通过进一步优化处理算法和硬件实现 ， 在实现高集成度的同时 ， 大大提升了量子随机数发生器的实时生成速率 。
经传输测试 ， 该量子随机数发生器的实时生成速率达到创世界纪录的18.8Gbps ， 相当于每秒钟产生188亿个随机数 。 这个研究成果 ， 为开发低成本的商用量子随机数发生器单芯片奠定了技术基础 。
日前 ， 国际知名学术期刊《应用物理快报》以“封面论文”的形式发表了这项研究成果 。
【量子|每秒产生188亿个！】据新华社
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