中外科学家合作研制世界上最快的量子随机数发生器

中新社北京7月2日电 (记者 张素)记者2日从中国科学院获悉，该院所属中国科学技术大学潘建伟、张军等与英国牛津大学的科学家合作，成功实现了68Gbps的高速量子随机数发生器，这是目前世界上最快的量子随机数发生器。该成果为未来超高速量子密码系统的量子随机数需求提供了可行的解决方案。

随机数发生器是用来产生随机数序列的一种器件。量子随机数发生器是基于量子物理原理或量子效应而产生真随机数的系统，在实用化量子密码系统等对随机性质量和安全性要求较高的领域具有重要应用。

据介绍，比特率是量子随机数发生器最重要的指标。早期的量子随机数发生器利用单光子路径选择方案，比特率仅为4Mbps(1Gbps＝1024Mbps)。为获得高比特率的量子随机数，科学家们提出各种方案，例如单光子到达时间测量方案可把比特率提高之100Mbps量级。2012年，来自加拿大多伦多大学的科学家实现了6Gbps的量子随机数发生器系统。

不过，实用化量子通信领域的一个重要目标是将量子密码系统的工作频率提升至10GHz量级，这意味着需要50Gbps以上的量子随机数对单光子脉冲进行调制编码。

潘建伟小组发展了基于激光相位波动的超高速量子随机数产生技术，利用功率实时反馈等手段，实现了无需温控的高稳定度干涉仪，可将半导体激光器中自发辐射光子的量子相位波动信息转化成强度信息，进行超高速采样。

研究人员透露，还对激光器的工作电流进行了系统性优化，使得量子相位波动贡献与经典噪声贡献的比例实现了最大化。最终输出的量子随机数比特率达到68Gbps，“和此前的最快速率相比，已提高了一个数量级”。

相关论文已发表在《科学仪器评论》。(完)