我科学家实现与器件无关的量子随机数

                          2018-09-21 07:05:23 来源: 科技日报 作者: 李大庆 吴长锋

                          科技日报北京9月20日电 (记者李大庆 吴长锋)中国科大教授潘建伟等人与中科院上海微系统所和日本NTT基础科学实验室合作,利用量子纠缠的内禀随机性,在国际上首次成功实现与器件无关的量子随机数。这有望在数?#30340;?#25311;、密码学等领域得到广泛应用,并形成新的随机数国际标准。相关研究成果20日在线发表在《自然》杂志上。

                          随机数在科研和日常生活中都有重要应用。以往它的获取通常有两种途径:一种是基于软件算法,根据输入的随机数种子给出均匀分布的输出。然而,对于确定的输入,固定的算法将给出确定的输出序列,因此,这类随机数本质上是确定性的,并不真正随机。

                          另一种是基于经典热噪声实现,随机数芯片读取当前物理环境中的噪声,并获得随机数。由于环境中的变量更多,随机数更难预测。然而在牛顿力学框架下,即使影响随机数产生的变量非常多,但在每个变量的初始状态确定后,整个系统的运行状态及输出在原理上是可以预测的。

                          量子力学的发现改变了这一局面,因为其基本物理过程具有经典物理中所不具备的内禀随机性,从而可以制造出真正的随机数产生器。

                          研究人员首先优化了纠缠光子收集、传输、调?#39057;?#25928;率,并采用高效率超导单光子探测器,实现了高性能纠缠光源的高效探测;然后通过设计快速调制并进行合?#23454;?#31354;间分隔设计,满足了与器件无关的量子随机数产生装?#30431;?#38656;的条件。最终,在世界上首次实现了与器件无关的量子随机数。

                          专家指出,此项工作将为密码学、数?#30340;?#25311;以及需要随机性输入的各个领域提供真正可靠的随机性来源,也进一步确保了现实条件下量子通信的安全性。

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                          责任编辑: 夏青
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