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我们的科学家已经实现了世界上最快的实时量子随机数发生器。

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来源:科技日报近日从中国科技大学获悉,潘建伟、张俊与浙江大学Chu Tao教授一起,通过开发硅基光子集成芯片和优化实时后处理,实现了世界上速度最快的实时量子随机数发生器,其速度为18.8gbps。相关研究成果最近以封面论文的形式发表在《应用物理学快报》上。随机数是一种重要的基础资源,在信息安全、密码学、科学模拟、赌博业和日常生活等领域有着广泛的应用需求。与伪随机数发生器和其他物理随机数发生器不同,量子随机数发生器是一种基于量子物理原理产生真随机数的系统,具有不可预测性、非重复性和无偏性等特点。

它是量子通信系统中的关键核心器件。长期以来,潘建伟、张军等人对实用量子随机数发生器进行了系统的研究,取得了重要成果。然而,对于实际的量子随机数发生器来说,实时生成率和集成度是其核心指标。以往的量子随机数产生方案难以实现高集成度。为此,潘建伟、张军等人进一步开发了基于真空态涨落的高速量子随机数生成方案,并完成了相关实验验证。同时,他们与浙江大学的Chu Tao合作,通过对该方案的多次迭代来制备相应的硅光学芯片,并采用混合集成技术集成硅光学芯片,硅光芯片和硅光芯片InGaAs平衡探测器和互阻放大器封装在15.6mm×18mm的芯片内。

通过进一步优化FPGA的实时后处理算法和硬件实现,不仅实现了高集成度,而且大大提高了量子随机数发生器的实时生成率。通过传输测试,量子随机数发生器系统的最终实时速率达到18.8gbps的世界纪录,相当于每秒188亿个随机数。研究结果为低成本商用单片量子随机数发生器的研制奠定了坚实的技术基础。