近日由NUST MISIS、俄羅斯量子中心、牛津大學、金史密斯大學、倫敦大學和柏林自由大學的科學家開發(fā)的量子隨機數發(fā)生器能夠8.05GB/秒的速率產生隨機數，這使其成為同類中最快的隨機數發(fā)生器。

　　該研究成果有望成為開發(fā)密碼學和復雜系統建模的商業(yè)隨機數發(fā)生器的起點。

　　利用光子的不可預測行為產生隨機性

　　隨機數生成（RNG）用于眾多加密應用中，包括密碼學、數值模擬、賭博和游戲開發(fā)。隨機數是強健而唯一的加密密鑰的核心，這些密鑰用于保護加密操作免遭破壞。RNG還可以增強人工智能系統的性能。

　　眾所周知，計算機難以生成真正的隨機數，基于軟件的算法實現的隨機數生成器會產生看上去隨機但確定性的數字序列，這帶來了許多信息安全漏洞。

　　為了尋找真正的隨機性，科學家們轉向了量子力學。由于隨機性是量子過程的基本屬性，因此可以利用量子事件生成真正的隨機數。

　　在實驗中，研究人員利用光子固有的不可預測的行為來產生隨機性。他們創(chuàng)建了帶有內置認證協議的光發(fā)生器，以確保數字生成過程的隨機性。

　　“量子事件允許生成數字，這些數字的隨機性是根據基礎物理過程確定的?；诹孔拥碾S機數發(fā)生器可以有非常廣泛的應用?！倍砹_斯量子中心研究小組負責人，NUST MISIS量子通信理論實驗室負責人Alex Fedorov指出。

　　在他們的實驗中，研究人員將來自“不受信任”光源的光發(fā)送到分束器的一個輸入端，而另一個輸入端是真空。然后使用兩個單獨的光學檢測器測量一對輸出光束。

　　由于撞擊分束器的每個光子都有相等的機會被反射或透射，因此無法預測每個檢測器記錄的光子數量之間的差異。這是一個真正的隨機數。

　　確認隨機性是可靠的

　　為了確認設備產生的隨機性是可靠的，研究人員進行了另一項測量，以確保光信號包含足夠數量的光子。

　　如果光子數量不足，則可能發(fā)生的不可預測事件的數量將太少而無法確認所獲得的隨機性為真。如果光子輸入數值太高，則兩個檢測器都將達到其最大值，從而使測量完全可預測。

　　新的RNG以8.05GB/秒的速率生成隨機數，這使其成為有史以來最快的可安全組合的量子隨機數生成器，并提供實時隨機性認證。據研究人員稱，該設備的速度明顯快于現有的原型。

　　包括實時隨機性認證和使用現成的組件來構建生成器，使得該技術適用于具有相當廣泛應用的商業(yè)RNG。這種實用性水平，再加上高性能、高可靠性，使其適用于密碼學、計算機研究、統計、科學研究等領域。