7 月 3 日消息 从中国科大获悉，近日，中国科大教授潘建伟、张军等联合浙江大学储涛教授研究组，通过研制硅基光子集成芯片和优化实时后处理，实现了速率达 18.8 Gbps 迄今最快的实时量子随机数发生器。
与伪随机数发生器和其他物理随机数发生器不同，量子随机数发生器是基于量子物理原理产生真随机数的系统，具有不可预测性、不可重复性和无偏性等特征，是量子通信系统中的关键核心器件。
据介绍，对于实用化量子随机数发生器，实时生成速率和集成度是核心指标。然而，上述量子随机数产生方案难以实现高度集成。为此，潘建伟、张军等进一步发展了基于真空态涨落的高速量子随机数产生方案并完成相关实验验证，同时与浙江大学储涛等合作，针对该方案通过多次迭代制备了相应的硅光芯片，并采用混合集成技术将硅光芯片、InGaAs 平衡探测器以及跨阻放大器（TIA）封装在尺寸为 15.6mm×18mm 的芯片内。
与此同时，通过进一步优化 FPGA 实时后处理算法和硬件实现，从而在实现高集成度的同时大大提升了量子随机数发生器的实时生成速率。经传输测试，该量子随机数发生器系统的最终实时速率达到创世界纪录的 18.8Gbps。上述研究成果为开发低成本商用量子随机数发生器单芯片奠定了坚实的技术基础。
▲实时量子随机数系统原理示意图 | 图源：中国科大
了解到，相关研究成果以“封面论文”的形式发表于《应用物理快报》。
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