中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)一支團隊日前成功實(shí)現了器件無(wú)關(guān)的量子隨機數，將在數值模擬、密碼學(xué)等領(lǐng)域廣泛應用，并有望形成新的隨機數國際標準。相關(guān)研究成果于北京時(shí)間 20 日由國際權威學(xué)術(shù)期刊《自然》在線(xiàn)發(fā)表。

　　中科大教授潘建偉及其同事張強、范靖云、馬雄峰等與中科院上海微系統與信息技術(shù)研究所、日本 NTT 基礎科學(xué)實(shí)驗室合作，利用量子糾纏的內稟隨機性，在國際上首次實(shí)現器件無(wú)關(guān)的量子隨機數。這是目前安全性最高的隨機數產(chǎn)生裝置。

　　隨機數在科學(xué)研究和日常生活中都有著(zhù)重要應用。例如，天氣預報、新藥研制、材料設計、工業(yè)設計和核武器研制等領(lǐng)域，常常需要通過(guò)數值模擬進(jìn)行計算，關(guān)鍵就是要有大量隨機數輸入;游戲、人工智能等領(lǐng)域，需要使用隨機數來(lái)控制系統演化;在通信安全、現代密碼學(xué)等領(lǐng)域，則需要第三方完全不知道的隨機數作為安全性的基礎。

　　根據量子力學(xué)，科學(xué)家可以制造出真正的隨機數產(chǎn)生器，即使采用惡意第三方制造的組件，或者使用計算能力超強的量子計算機，也無(wú)法預測或獲知它所產(chǎn)生的隨機數。目前國際上紛紛開(kāi)展這種隨機數產(chǎn)生器的研制工作。

　　潘建偉介紹，其團隊的這一成果是在此前技術(shù)基礎上，優(yōu)化了糾纏光子收集、傳輸、調制等效率，并采用上海微系統所開(kāi)發(fā)的高效率超導單光子探測器件，實(shí)現了高性能糾纏光源的高效制備;通過(guò)設計快速調制并進(jìn)行合適的空間分隔設計，滿(mǎn)足了器件無(wú)關(guān)的量子隨機數產(chǎn)生裝置所需的類(lèi)空間隔要求。

　　“無(wú)論經(jīng)典密碼學(xué)還是量子保密通信，都需要真正的隨機數作為保障。”潘建偉說(shuō)，在現有的量子保密通信系統中，如果采用自己制備的或者可信制造商制備的量子隨機數產(chǎn)生器，其安全性可以得到保障。但如果不小心采用了惡意第三方制造的器件，可能會(huì )發(fā)生隨機數泄漏。新的成果確保即使是使用不信任第三方的器件，也可以產(chǎn)生真隨機數并且不會(huì )泄漏，從而確保通信安全。
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