更可靠，更安全 中科大研究探索新量子隨機數協議

科技日報訊 （記者吳長鋒）記者從中國科學技術大學獲悉，該校郭光燦院士團隊的韓正甫教授及其合作者提出了一種新型的半設備無關量子隨機數發生器協議，並進行了相關的實驗驗證。即使在光源不可信條件下，該協議也無需對探測設備進行表徵，僅需使用日常光源即可快速生成安全的量子隨機數。該協議全面地提升了量子隨機數發生器的安全性與實用性，為半設備無關量子隨機數發生器的實用化奠定了堅實基礎。相關研究成果日前在線發表於著名國際學術期刊《物理評論快報》上。

量子隨機數發生器基於量子物理原理產生具有內稟隨機性的真隨機數，為科學仿真、密碼學等領域提供了極大的助力。然而，現實中的量子隨機數發生器可能具有的非理想性會破壞隨機數的不可預測性和私密性。雖然“完全設備無關型量子隨機數發生器”可以容忍這些非理想性，但其由於協議實現困難、隨機數產生速率低、成本高昂，距離實用化仍有很遠的距離。

“半設備無關量子隨機數發生器”對部分組件的要求大大放寬，提供了一種實際可行的安全實現方案，因而受到廣泛關注。但因為已有的半設備無關方案忽略了一些關鍵因素對其性能的影響，限制了其在現實條件下的應用。

針對這一問題，韓正甫課題組開展了深入的研究。課題組基於平滑熵的不確定關係和量子剩餘哈希定理，提出了一種不需要對測量設備進行表徵的新型半設備無關量子隨機數發生器協議，並證明了該協議在源端不可信和探測端無表徵條件下的安全性。同時，該課題組還使用鹵素燈這一日常光源和激光器完成了驗證實驗。經驗證，該隨機數發生器產生的隨機數速率與目前商用隨機數發生器相當，但安全性顯著優於後者。

此次研究在保證隨機數快速生成和系統簡潔實用的同時，大幅降低了對設備可信度和刻畫表徵的要求，對於突破高性能、高安全量子隨機數發生器的研究瓶頸具有重要推動作用。