我科学家实现与器件无关的量子随机数

2018-09-21 07:05:23 来源: 科技日报 作者: 李大庆 吴长锋

科技日报北京9月20日电 (记者李大庆 吴长锋)中国科大教授潘建伟等人与中科院上海微系统所和日本NTT基础科学实验室合作,利用量子纠缠的内禀随机性,在国际上首次成功实现与器件无关的量子随机数。这有望在数值模拟、密码学等领域得到广泛应用,并形成新的随机数国际标准。相关研究成果20日在线发表在《自然》杂志上。

随机数在科研和日常生活中都有重要应用。以往它的获取通常有两种途径:一种是基于软件算法,根据输入的随机数种子给出均匀分布的输出。然而,对于确定的输入,固定的算法将给出确定的输出序列,因此,这类随机数本质上是确定性的,并不真正随机。

另一种是基于经典热噪声实现,随机数芯片读取当前物理环境中的噪声,并获得随机数。由于环境中的变量更多,随机数更难预测。然而在牛顿力学框架下,即使影响随机数产生的变量非常多,但在每个变量的初始状态确定后,整个系统的运行状态及输出在原理上是可以预测的。

量子力学的发现改变了这一局面,因为其基本物理过程具有经典物理中所不具备的内禀随机性,从而可以制造出真正的随机数产生器。

研究人员首先优化了纠缠光子收集、传输、调制等效率,并采用高效率超导单光子探测器,实现了高性能纠缠光源的高效探测;然后通过设计快速调制并进行合适的空间分隔设计,满足了与器件无关的量子随机数产生装置所需的条件。最终,在世界上首次实现了与器件无关的量子随机数。

专家指出,此项工作将为密码学、数值模拟以及需要随机性输入的各个领域提供真正可靠的随机性来源,也进一步确保了现实条件下量子通信的安全性。

加载更多>>
责任编辑: 夏青
专题 更多>>
国内 更多>>

让智能机器人解围世界性...

2018年世界机器人大会8月15日在北京盛大召开,“机器人公共安全行业应用”专题论坛是本届大会开幕式当天在大...

极端气候将使大麦产量大...

据中国农科院最新消息,该院农业环境与可持续发展研究所气候变化团队与北京大学现代农学院以共同第一单位名...

太湖世界文化论坛开幕,...

18日,来自世界各国的政治家、文化学者、企业代表、媒体人士等相聚中国北京,共同出席以“文化对话:构建人...

亚洲首款12寸半导体芯片...

10月18日,记者从位于两江新区水土的市级重点项目重庆万国半导体科技有限公司(以下简称重庆万国)了解到,...

全民健身热兴起 运动爱好...

随着健身人群增多,因为运动不当造成的伤病也在增加。10月19日,2018中华医学会运动医疗分会暨第一届重庆市...

科报集萃 更多>>

供暖首日黑龙江全省市地...

10月20日,是哈尔滨市正式全面供暖的第一天。不少市民发现,和往年供暖首日相伴的雾霾日对比,今天的冰城天...

国际智囊团为北京怀柔打...

10月19日,北京怀柔雁栖湖畔,约20位世界一流科学家与大科学工程管理者齐聚第二届国际综合性科学中心研讨会...

技术进步推动能源生产、...

在20日举行的“2018智慧能源发展高峰论坛”上,协鑫集团董事长朱共山在发言中表示,我国能源发展方式迎来根...

?;び氪信└幕?传承...

少数民族先民水稻育种与播种技术,高原山地水利设施,特色民族农具的衍进……在云南农业大学80华诞之际,云...