虽然它们在日常生活中无处不在，比如加密和安全，杏耀客服但随机生成的数字很少是真正随机的。

 

到目前为止，只有体积庞大、相对缓慢的量子随机数生成器(qrng)才能达到与量子物理基本定律相当的随机性水平，但研究人员正在寻求让这些设备更快、更便携。

 

在AIP出版的《应用物理快报》(Applied Physics Letters)上，来自中国的科学家展示了迄今为止最快的实时QRNG，使设备更快、更便携。该器件结合了最先进的光子集成芯片和优化的实时后处理，从真空态的量子熵源提取随机性。

 

“最近，集成量子光子学技术在缩小尺寸方面显示出了显著的优势， 注册杏耀平台的理由 ，”作者张军说。“在这项工作中，我们进一步证明了这种技术可以用于超快速、实时的量子随机数生成。”

 

目前大多数qrng使用离散的光子和电子组件，但将这些组件集成到芯片中仍然是一个技术挑战。

 

张说:“量子随机数是不可预测的、不可复制的和无偏差的，它的随机性来自量子物理固有的不确定性。”

 

该集团的芯片采用了铟锗砷化光二极管和一个跨阻抗放大器集成到一个硅光子芯片上，其中包括几个耦合器和衰减器。结合这些成分，QRNG可以检测来自量子熵源的信号，显著改善频率响应。

 

张说:“我们工作中令人惊讶的一点是，杏耀代理最终的光子集成芯片的高频响应性能比预期的要好。”

 

一旦检测到随机信号，就由一个现场可编程门阵列对其进行处理，从原始数据中提取出真正的随机数。由此产生的设备能以每秒近19千兆比特的速度生成数据，这是一项新的世界纪录。然后，这些随机数可以通过光纤电缆发送到任何一台计算机。

 

此外，该组织的芯片尺寸只有15.6 × 18.0毫米，明显小于目前大多数QNRG模块或仪器。

 

Zhang和该团队希望他们的方法有助于为qrng成为快速和紧凑设备的更实用的解决方案铺平道路。

 

“基于我们目前的工作，在未来，我们将开发一种低成本的单芯片QRNG，具有中等的随机比特率，在兆位每秒水平，用于商业用途，”张说。“这种单一芯片在需要随机号码或信号的各种电子系统中非常有用，甚至在移动电话中也可以提高安全性。”