新型量子随机数生成器小巧且高速

科技日报记者 刘霞

英国东芝欧洲剑桥研究实验室科学家在25日出版的《光学·量子》杂志发表论文称，他们研制出一款基于芯片的量子随机数生成器，兼具小巧与高速的特点。这一突破使量子随机数生成技术向日常设备内置应用迈进一步，有望在保持高速的同时增强数据安全性。

真正的随机性对网上银行安全、私人通信及敏感信息防护至关重要。随着数字安全需求日益增长，高速生成高质量随机数的重要性愈发凸显。

集成光子学技术，利用微型光学电路在芯片上操控光线，可将复杂光学系统缩小至毫米级别。但此类系统易受电子噪声等因素干扰，影响随机数质量。传统方法需通过复杂滤波来还原量子随机性，但会大幅降低生成速率。

为攻克这些难题，研究团队开发的新型发生器采用光放大器增强弱信号，并利用第二个光电二极管抑制串扰及各类噪声。得益于内置噪声抑制功能，该光子集成电路能直接输出更清晰的信号，减少了对后期处理的依赖，从而在小型化平台上实现了高速真随机数生成。

测试结果显示，即使量子信号被噪声淹没，该设备仍能有效恢复信号，解决了芯片集成设备的关键难题。其生成随机数的速率高达每秒3千兆字节，可满足大型数据中心的安全需求。此外，系统连续稳定运行24小时，展现出优异的可靠性，这也是采用单激光器最大化干涉可见度带来的优势。

研究团队认为，该随机数生成器可高速生成加密密钥，为数据和通信安全提供有力保障。高速生成随机数在科学模拟、人工智能、在线游戏、数字彩票等应用领域也具有重要价值。