新型量子隨機數生成器小巧且高速

科技日報記者 劉霞

英國東芝歐洲劍橋研究實驗室科學家在25日出版的《光學·量子》雜誌發表論文稱，他們研製出一款基於芯片的量子隨機數生成器，兼具小巧與高速的特點。這一突破使量子隨機數生成技術向日常設備內置應用邁進一步，有望在保持高速的同時增強數據安全性。

真正的隨機性對網上銀行安全、私人通信及敏感信息防護至關重要。隨着數字安全需求日益增長，高速生成高質量隨機數的重要性愈發凸顯。

集成光子學技術，利用微型光學電路在芯片上操控光線，可將複雜光學系統縮小至毫米級別。但此類系統易受電子噪聲等因素干擾，影響隨機數質量。傳統方法需通過複雜濾波來還原量子隨機性，但會大幅降低生成速率。

為攻克這些難題，研究團隊開發的新型發生器採用光放大器增強弱信號，並利用第二個光電二極管抑制串擾及各類噪聲。得益於內置噪聲抑制功能，該光子集成電路能直接輸出更清晰的信號，減少了對後期處理的依賴，從而在小型化平台上實現了高速真隨機數生成。

測試結果顯示，即使量子信號被噪聲淹沒，該設備仍能有效恢復信號，解決了芯片集成設備的關鍵難題。其生成隨機數的速率高達每秒3千兆字節，可滿足大型數據中心的安全需求。此外，系統連續穩定運行24小時，展現出優異的可靠性，這也是採用單激光器最大化干涉可見度帶來的優勢。

研究團隊認為，該隨機數生成器可高速生成加密密鑰，為數據和通信安全提供有力保障。高速生成隨機數在科學模擬、人工智能、在線遊戲、數字彩票等應用領域也具有重要價值。