一個(gè)國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一個(gè)系統(tǒng)，可以產(chǎn)生比當(dāng)前技術(shù)快100倍的隨機(jī)數(shù)，這為當(dāng)今數(shù)字連接世界中更快、更便宜、更安全的數(shù)據(jù)加密鋪平了道路。

隨機(jī)發(fā)生器系統(tǒng)由南洋理工大學(xué)、(NTU)、耶魯大學(xué)和都柏林三一學(xué)院的研究人員聯(lián)合開發(fā)，并在NTU制造。

隨機(jī)數(shù)有多種用途，例如在網(wǎng)上銀行和電子商務(wù)等日常流程中生成數(shù)據(jù)加密密鑰和一次性密碼（OTP），以增強(qiáng)其安全性。

該系統(tǒng)使用帶有特殊沙漏形空腔的激光器來(lái)產(chǎn)生隨機(jī)圖案，這些圖案是由光線在空腔內(nèi)反射并相互作用而形成的。通過(guò)讀取模式，系統(tǒng)同時(shí)生成許多隨機(jī)數(shù)序列。

研究人員發(fā)現(xiàn)，與雪花一樣，由于光線在空腔中如何反射和相互作用的不可預(yù)測(cè)性，使用該系統(tǒng)生成的兩個(gè)數(shù)字序列并不相同。

該系統(tǒng)中使用的激光器大約一毫米長(zhǎng)，比大多數(shù)其他激光器都要小，同時(shí)還十分節(jié)能，只需要一安培(1A)的電流，可在任何家庭電源插座中使用。

圖1. 激光系統(tǒng)開發(fā)的首席科學(xué)家王其杰教授對(duì)原型機(jī)進(jìn)行了合影

該研究結(jié)果在2021年2月26日發(fā)表在《科學(xué)》期刊上，研究人員使用兩項(xiàng)測(cè)試驗(yàn)證了隨機(jī)數(shù)生成器的有效性，其中一項(xiàng)測(cè)試是由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院發(fā)布的。

研究團(tuán)隊(duì)證明，由NTU制造的隨機(jī)數(shù)生成器比現(xiàn)有的同類技術(shù)更快，更安全，可以保護(hù)世界上使用Internet交易的用戶數(shù)據(jù)更加安全穩(wěn)定（參見圖2）。

南大電氣與電子工程學(xué)院，物理與數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院以及光子學(xué)研究所的王其杰教授領(lǐng)導(dǎo)著南大參與國(guó)際研究的團(tuán)隊(duì)，他說(shuō)：“目前由計(jì)算機(jī)運(yùn)行的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器價(jià)格便宜，而且價(jià)格低廉。但是，它們很容易受到攻擊，因?yàn)槿绻�黑客發(fā)現(xiàn)用于生成數(shù)字的算法，他們便可以預(yù)測(cè)未來(lái)的數(shù)字序列；我們的系統(tǒng)更安全，因?yàn)樗�使用了一種不可預(yù)測(cè)的方法來(lái)生成數(shù)字，即使對(duì)于那些使用數(shù)字生成的人，也無(wú)法做到這一點(diǎn)。要復(fù)制的同一設(shè)備�！�

圖2. 由NTU設(shè)計(jì)的系統(tǒng)記錄由激光束反射引起的光圖案，然后將其用于生成一系列隨機(jī)數(shù)。圖片來(lái)源：新加坡南大

NTU物理與數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院的研究員Zong Yongquan博士是激光系統(tǒng)的共同設(shè)計(jì)者，他說(shuō)：“我們的系統(tǒng)超越了當(dāng)前的隨機(jī)數(shù)生成器，因?yàn)樵摲椒�可以同時(shí)生成更多的隨機(jī)信息序列。甚至更快。

該小組的激光系統(tǒng)每秒鐘也能產(chǎn)生約250萬(wàn)億字節(jié)的隨機(jī)位，比目前基于計(jì)算機(jī)的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器快100多倍。

以它的速度，該系統(tǒng)只需12秒鐘就能生成相當(dāng)于世界上最大的圖書館——美國(guó)國(guó)會(huì)圖書館——信息大小的隨機(jī)數(shù)。

研究人員使用了兩種測(cè)試來(lái)驗(yàn)證他們的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的有效性，其中一種由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所發(fā)布。實(shí)驗(yàn)證明，NTU制造的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器比現(xiàn)有的可比技術(shù)更快、更安全，可以幫助在一個(gè)越來(lái)越依賴互聯(lián)網(wǎng)交易的世界中保護(hù)用戶的數(shù)據(jù)。

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