北師大教授在物理隨機(jī)數(shù)發(fā)生器設(shè)計(jì)方面取得突破
北師大校物理系李曉文副教授與馬里蘭大學(xué)同事合作,最近在物理隨機(jī)數(shù)發(fā)生器設(shè)計(jì)方面取得了突破性進(jìn)展。她們設(shè)計(jì)了一個(gè)多通道、互相獨(dú)立的、高速物理隨機(jī)數(shù)發(fā)生器,利用超發(fā)光二極管放大自發(fā)輻射的寬頻光學(xué)噪聲,通過兩個(gè)透過率互不重疊的光學(xué)濾波器分出兩路信號,每個(gè)通道的比特率可以達(dá)到10G/s。利用這種并行隨機(jī)比特的方法同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)比特,極大地提高了隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的產(chǎn)生速率及升級能力。
此前,人們曾提出了代數(shù)(軟件方法)及基于元胞自動機(jī)(硬件方法)的并行偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器。李曉文等第一次證明,從單個(gè)光噪聲源,不需外部光學(xué)放大及增益,即可同時(shí)得到多個(gè)獨(dú)立的比特流。這是迄今為止第一個(gè)并行輸出的物理真隨機(jī)數(shù)系統(tǒng),向基于芯片的超快并行物理隨機(jī)數(shù)發(fā)生器邁出了重要一步。另外,通過使用更多的濾波器,并行輸出的通道數(shù)目最少可以達(dá)到20個(gè),累計(jì)比特率可以達(dá)到200G/s。 隨機(jī)數(shù)發(fā)生器在商業(yè)及科學(xué)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用,包括安全密鑰的產(chǎn)生、通訊、博弈及蒙特卡洛計(jì)算。高性能計(jì)算機(jī)并行計(jì)算提出了使用并行隨機(jī)數(shù)的需求,該方案采用了商品化光電器件,很容易集成化為芯片,以制作為計(jì)算機(jī)應(yīng)用的高性能的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器。 |