我國在國際上首次實現(xiàn)器件無關的量子隨機數(shù)
從中國科學技術大學獲悉,該校潘建偉院士及其同事與中科院上海微系統(tǒng)所等合作,在國際上首次成功實現(xiàn)器件無關的量子隨機數(shù)。相關研究成果于北京時間9月20日凌晨在線發(fā)表在國際權威學術期刊《自然》雜志上。 隨機數(shù)在科學研究和日常生活中都有著重要的應用:如在通信安全和現(xiàn)代密碼學等領域,就需要第三方完全不知道的隨機數(shù)作為安全性的基礎。以往通常有兩類獲取隨機數(shù)的途徑:基于軟件算法實現(xiàn)或基于經典熱噪聲實現(xiàn)。但這類隨機數(shù)本質上是確定性的,并不真正隨機。 量子力學的發(fā)現(xiàn)從根本上改變了這一局面,因為其基本物理過程具有經典物理中所不具有的內稟隨機性,從而可以制造出真正的隨機數(shù)產生器。這類隨機數(shù)發(fā)生器被認為是安全性最高的隨機數(shù)產生裝置,即使采用惡意第三方制造的組件,或者竊聽者擁有計算能力最強的量子計算機,也無法預測或獲知它所產生的隨機數(shù)。 實現(xiàn)器件無關的量子隨機數(shù)產生器在實驗上具有極高的技術挑戰(zhàn)。潘建偉研究組在此前系列貝爾實驗中發(fā)展的技術基礎上,經過三年多的努力發(fā)展了高性能糾纏光源,首先優(yōu)化了糾纏光子收集、傳輸、調制等效率,并采用中科院上海微系統(tǒng)所開發(fā)的高效率超導單光子探測器件,實現(xiàn)了高性能糾纏光源的高效探測。通過設計快速調制并進行合適的空間分隔設計,滿足了器件無關的量子隨機數(shù)產生裝置所需的類空間隔要求。最終,在世界上首次實現(xiàn)了器件無關的量子隨機數(shù)產生器。 |