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英國東芝歐洲劍橋研究實驗室科學(xué)家在25日出版的《光學(xué)·量子》雜志發(fā)表論文稱，他們研制出一款基于芯片的量子隨機數(shù)生成器，兼具小巧與高速的特點。這一突破使量子隨機數(shù)生成技術(shù)向日常設(shè)備內(nèi)置應(yīng)用邁進(jìn)一步，有望在保持高速的同時增強數(shù)據(jù)安全性。

真正的隨機性對網(wǎng)上銀行安全、私人通信及敏感信息防護(hù)至關(guān)重要。隨著數(shù)字安全需求日益增長，高速生成高質(zhì)量隨機數(shù)的重要性愈發(fā)凸顯。

集成光子學(xué)技術(shù)，利用微型光學(xué)電路在芯片上操控光線，可將復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)縮小至毫米級別。但此類系統(tǒng)易受電子噪聲等因素干擾，影響隨機數(shù)質(zhì)量。傳統(tǒng)方法需通過復(fù)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(tuán)隊開發(fā)的新型發(fā)生器采用光放大器增強弱信號，并利用第二個光電二極管抑制串?dāng)_及各類噪聲。得益于內(nèi)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，減少了對后期處理的依賴，從而在小型化平臺上實現(xiàn)了高速真隨機數(shù)生成。

測試結(jié)果顯示，即使量子信號被噪聲淹沒，該設(shè)備仍能有效恢復(fù)信號，解決了芯片集成設(shè)備的關(guān)鍵難題。其生成隨機數(shù)的速率高達(dá)每秒3千兆字節(jié)，可滿足大型數(shù)據(jù)中心的安全需求。此外，系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運行24小時，展現(xiàn)出優(yōu)異的可靠性，這也是采用單激光器最大化干涉可見度帶來的優(yōu)勢。

研究團(tuán)隊認(rèn)為，該隨機數(shù)生成器可高速生成加密密鑰，為數(shù)據(jù)和通信安全提供有力保障。高速生成隨機數(shù)在科學(xué)模擬、人工智能、在線游戲、數(shù)字彩票等應(yīng)用領(lǐng)域也具有重要價值。