【量子科技】中國誕生世界最快量子隨機數發生器  1秒188億個

國情動向 18:26 2021/07/05

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【量子科技】中國誕生世界最快量子隨機數發生器  1秒188億個

量子科技成為當世全球科技最新戰場,中國與美國都在競逐量子科技的領導者地位。而「量子隨機數發生器(quantum random number generator)」是量子通訊系統中,關鍵的核心器件之一。中國科研團隊據報已研發出世界迄今最快的實時量子隨機數發生器,產生量達1秒188億個隨機數。

根據新華社、光明日報及中國新聞網等媒體報道,中國科學技術大學發布,中國科大教授潘建偉、張軍等聯合浙江大學儲濤教授研究組,通過研製矽基光子集成芯片和優化實時後處理,近日成功實現了速率達18.8 Gbps(1秒188億個)、迄今全球最快的實時量子隨機數發生器。

量子隨機數發生器  是實現量子通訊關鍵

相關研究成果以「封面論文」的形式發表於《應用物理快報(Appl. Phys. Lett. 118, 264001 , 2021)》。美國物理聯合會(AIP)則以「量子隨機數發生器實現尺寸和性能新基準(Quantum Random Number Generator Sets Benchmark for Size, Performanc)」為題,刊發新聞稿,對這項工作進行了報道。

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SciTechDaily、phys.org、Scienceblog、MIT Technology Review等多家科技媒體也報道了潘建偉這一團隊的成果。

新華社報道指,所謂「隨機數」在科學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等領域,需要第三方完全不知道的隨機數,作為安全性的基礎。在遊戲和人工智能等領域,需要使用隨機數來控制系統的演化。在天氣預報、新藥研發、新材料設計等領域,也常需要通過數值模擬進行計算,而數值模擬的關鍵是要有大量隨機數的輸入。

而「量子隨機數」發生器,是基於量子物理原理產生真隨機數的系統,是量子通信系統中的關鍵核心器件。

用多種材料 提升隨機數生成速率

但要人工產生大量「真隨機數」並不容易。潘建偉、張軍等人長期研究「實用化」量子隨機數發生器,並取得了多項世界前沿性成果。近期,他們進一步發展了基於真空態漲落的高速量子隨機數產生方案,並完成實驗驗證。

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同時,他們與浙江大學儲濤等合作,通過多次迭代製備了矽光晶元,並通過進一步優化處理演算法和硬體實現,在實現高集成度的同時,大大提升了量子隨機數發生器的實時生成速率。

就在這些基礎上,經傳輸測試,該量子隨機數發生器的實時生成速率達到創世界紀錄的18.8Gbps,相當於每秒鐘產生188億個隨機數。這個研究成果,為開發低成本的商用量子隨機數發生器單晶元奠定了技術基礎。

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責任編輯:鄧國強

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