您好、欢迎来到现金彩票网!
当前位置:秒速时时彩计划 > 随机控制系统 >

潘建伟等在国际上首次实现器件无关的量子随机数

发布时间:2019-06-16 08:15 来源:未知 编辑:admin

  从为“两弹一星”培养尖端人才,到“墨子号”量子科学实验卫星上天,中国科学技术大学自诞生之日起,就肩负着“科教报国”的重任。9月20日,在中科大建校60周年之际,又传来好消息。近日,浙江东阳籍科学家、中国科学技术大学教授潘建伟及其同事张强、范靖云、马雄峰等与中科院上海微系统所和日本NTT基础科学实验室合作,在发展高品质纠缠光源和高效率单光子探测器件的基础上,利用量子纠缠的内禀随机性,在国际上首次成功实现器件无关的量子随机数。相关研究成果于北京时间9月20日凌晨在线发表在国际权威学术期刊《自然》杂志上。这项突破性成果将在数值模拟、密码学等领域得到广泛的应用,有望形成新的随机数国际标准。

  随机数在科学研究和日常生活中都有着重要的应用:例如,天气预报、新药研制、材料设计、工业设计和核武器研制等领域,常常需要通过数值模拟进行计算,而数值模拟的关键就是要有大量随机数的输入;在游戏、人工智能等领域,需要使用随机数来控制系统的演化;在通信安全、现代密码学等领域,则需要第三方完全不知道的随机数作为安全性的基础。

  以往通常有两类获取随机数的途径:基于软件算法实现或基于经典热噪声实现。软件算法实现的随机数是利用算法根据输入的随机数种子给出均匀分布的输出。然而,对于确定的输入,固定的算法将给出确定的输出序列,从这个角度上来说,这类随机数本质上是确定性的,并不真正随机。基于经典热噪声的随机数芯片读取当前物理环境中的噪声,并据此获得随机数。这类装置相对于基于软件算法的实现,由于环境中的变量更多,因此更难预测。然而在牛顿力学的框架下,即使影响随机数产生的变量非常多,但在每个变量的初始状态确定后,整个系统的运行状态及输出在原理上是可以预测的,因此这一类装置的也是基于确定性的过程,只是某种更难预测的伪随机数。量子力学的发现从根本上改变了这一局面,因为其基本物理过程具有经典物理中所不具有的内禀随机性,从而可以制造出真正的随机数产生器。

  量子力学这种内禀的概率特性,从量子力学理论发展的初期就一直深深困扰着爱因斯坦、薛定谔和温伯格等重要物理学家。直到1964年,美国物理学家贝尔发现通过对量子纠缠进行关联测量,量子力学和定域确定性理论会对测量结果有着不同的预言。利用这个特性即可开展贝尔实验检验,从而判定量子力学的基础是否完备和量子随机性是否存在。

  重要而有趣的是,由于贝尔实验与量子内禀随机性存在着深刻的内在联系,贝尔实验的检验可以从根本上排除定域确定性理论,从而实现不依赖于器件的量子随机数,即器件无关量子随机数。这类随机数发生器被认为是安全性最高的随机数产生装置,即使采用恶意第三方制造的组件,或者窃听者拥有计算能力最强的量子计算机,也无法预测或获知它所产生的随机数。因此目前国际上纷纷开展这种随机数产生器的研制工作,美国国家标准与技术研究院(NIST)正计划利用器件无关的量子随机数产生器建立新一代的随机数国家标准。

  潘建伟、张强研究组经过三年多的努力发展了高性能纠缠光源,首先优化了纠缠光子收集、传输、调制等效率,并采用上海微系统与信息技术研究所开发的高效率超导单光子探测器,实现了高性能纠缠光源的高效探测([Phys. Rev. Lett. 120,010503 (2018)]);然后通过设计快速调制并进行合适的空间分隔设计,满足了器件无关的量子随机数产生装置所需的类空间隔要求。最终,在世界上首次实现了器件无关的量子随机数产生器。

http://parroche-dorioz.com/suijikongzhixitong/174.html
锟斤拷锟斤拷锟斤拷QQ微锟斤拷锟斤拷锟斤拷锟斤拷锟斤拷锟斤拷微锟斤拷
关于我们|联系我们|版权声明|网站地图|
Copyright © 2002-2019 现金彩票 版权所有