量子真隨機數發生器研究取得進展

2021-01-08 科學網

超高速真隨機數發生器簡化設計方案（上）與後處理方法（下）

信息科學技術學院郭弘教授課題組與物理學院張建瑋副教授課題組開展合作，在用光學隨機源設計研製量子真隨機數發生器的研究中取得重要進展，相關成果發表在《雷射物理快報》（Laser Physics Letters）上，論文題目為《基於超亮發光二極體實現速率1.6 Tbit/s 的真隨機數發生器》（Yu Liu, Mingyi Zhu, Bin Luo, Jianwei Zhang, Hong Guo. Implementation of 1.6 Tbit/s truly random number generation based on a super-luminescent emitting diode, Laser Physics Letters, 2013, 10: 045001, doi: 10.1088/1612-2011/10/4/045001）。

 

近期，郭弘課題組已在真隨機數發生器研究領取得了一系列研究成果。例如，通過對離散型和連續型量子隨機源的持續研究，在隨機源的建模分析、信號採集手段、數據後處理方法和隨機性統計檢測等方面均形成理論和技術的積累。經過不斷探索新型超大帶寬量子光源，課題組發現超亮發光二極體在噪聲的量子不確定性和探測技術易實現性方面都有良好的性能；結合快速採樣技術和新型數據後處理方法，實現了速率達到1012 bit/s的超高速真隨機數序列的產生。研究成果通過了國際標準統計檢驗包和自主設計的創新型統計檢驗包，在國際真隨機數發生器領域創造了一個紀錄。

 

量子真隨機數發生器是利用量子現象本質的不確定性，通過對物理源的信號採集和數位化技術來輸出高速超長的隨機數序列。與通過算法複雜度在計算機上生成的偽隨機數不同，真隨機數即使在擁有無限計算資源和量子計算機的情況下，也不會被成功預測，其優良的不確定性和不可預測性在眾多領域中有強烈的應用需求。

 

上述工作得到國家傑出青年科學基金、國家自然科學基金重點項目和國家「863計劃」項目的支持。

 

最近，郭弘課題組致力於量子真隨機數發生器設計研製中的細節問題，在數據後處理方法的評估、將量子貝爾不等式與隨機性相結合，以及用物理方法進行隨機性檢驗等方面做出了初步成果。（來源：北京大學信息科學技術學院）

 

 

 

特別聲明：本文轉載僅僅是出於傳播信息的需要，並不意味著代表本網站觀點或證實其內容的真實性；如其他媒體、網站或個人從本網站轉載使用，須保留本網站註明的「來源」，並自負版權等法律責任；作者如果不希望被轉載或者聯繫轉載稿費等事宜，請與我們接洽。


相關焦點

  • 利用FPGA的自身特性實現隨機數發生器
    本文主要介紹利用FPGA的自身的特性實現隨機數發生器，在Virtex-II Pro開發板上用ChipScope觀察隨機數序列，以及在PCIe4Base（基於Virtex-4 FPGA）上實現。
  • 中國科大在二維材料半導體量子電晶體研究中取得重要進展
    中國科大在二維材料半導體量子電晶體研究中取得重要進展 　　我校郭光燦院士領導的中科院量子信息重點實驗室在半導體門控量子點的研究中取得重要進展。
  • 我國在二維材料半導體量子電晶體研究中取得進展
    近日，中國科學院院士、中國科學技術大學教授郭光燦領導的中科院量子信息重點實驗室，在半導體門控量子點的研究中取得進展。該實驗室郭國平研究組與其合作者深入探索二維層狀過渡金屬硫族化合物應用於半導體量子晶片的可能性，實驗上首次在半導體柔性二維材料體系中實現了全電學調控的量子點器件。經過幾十年的發展，半導體門控量子點作為一種量子電晶體已成為量子晶片的熱門候選體系之一。以石墨烯為代表的二維材料體系因其天然的單原子層厚度、優異的電學性能、易於集成等優點，成為柔性電子學、量子電子學的重點研究對象之一。
  • 在遊戲中,爆出神裝是真隨機還是假隨機?
    真正的隨機數是使用物理現象產生而不是電腦程式產生的。生成隨機數的設備我們稱之為真隨機數生成器。然而在牛頓力學的框架下，即使影響隨機數產生的變量非常多，但在每個變量的初始狀態確定後，整個系統的運行狀態及輸出在原理上是可以預測的，因此這一類裝置也是基於確定性的過程，只是某種更難預測的偽隨機數。但是，量子力學的發現從根本上改變了這一局面，因為其基本物理過程具有經典物理中所不具有的內稟隨機性，從而可以製造出真正的隨機數產生器。
  • 真隨機數發生器在信息安全系統中的應用
    摘要：信息安全系統的安全核心是內置的隨機數發生器。本文分析了常用的兩類隨機數發生器，指出了並非硬體隨機數即為真隨機數，提出了硬體真隨機數發生器的實現原理和評測準則。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/274735.htm　　隨機數是以現代密碼學為基礎的信息安全系統的基石。
  • 中國科大在基於單光子源的量子精密測量方面取得重要進展
    中國科大在基於單光子源的量子精密測量方面取得重要進展 中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽等與美國普林斯頓大學Marlan Scully、德國維爾茲堡大學
  • Nature Physics:國防科技大學在量子弱測量到強測量過渡的物理機制研究中取得重要進展
    歡迎課題組投遞中文宣傳稿，投稿方式見文末撰稿| 由課題組供稿近日，國防科技大學文理學院物理系張杰、吳春旺和陳平形與以色列威茲曼研究所、以色列巴伊蘭大學合作，在量子弱測量到強測量過渡的物理機制研究中取得重要進展
  • 如何製造終極隨機數生成器?只要兩個量子計算機
    隨機數在計算機和密碼學等領域有廣泛的應用，目前已經有了許多生成隨機數的方法。但事實上，任何基於經典力學的過程所產生的隨機數，本質上都不是真隨機的。而量子世界特有性質使得可以從中產生可以驗證的純隨機 (pure random) 數。本文將介紹兩個把量子計算機變成隨機數製造工廠的技術。
  • 隨機和偽隨機 電腦隨機數是如何生成的?
    真隨機數　　如果電腦是靠代碼生成隨機數，是不是意味著隨機數可以被預測?　　根據隨機數的生成原理，我們把電腦隨機數分為兩類：「真」隨機數和偽隨機數。　　要生成一個「真」隨機數，電腦會檢測電腦外部發生的某種物理現象。比如說，電腦可以測量某個原子的放射性衰變。根據量子理論，原子衰變是隨機而不可測的，所以這就是宇宙中的「純粹」隨機性。攻擊者永遠無法預測原子衰變的發生時間，也就不可能猜出隨機值。　　舉個更實際的例子，電腦會根據環境中的噪音或者採取你敲擊鍵盤的精確時間作為隨機數據或熵的生成依據。
  • 同濟大學任捷教授課題組在人工智慧交叉物理學方面取得重要進展...
    同濟大學任捷教授課題組在人工智慧交叉物理學方面取得重要進展，研究成果在Phys.Rev.Lett.上發表 來源：物理科學與工程學院   時間
  • 前沿|潘建偉:量子通信不會取代現有通信方式 量子計算正從「玩具...
    視覺中國供圖不會取代現有通信方式，量子通信將大幅提升信息安全水平科技日報記者：在「墨子號」量子科學實驗衛星發射升空後，我國科學家已經利用它取得了一系列研究成果，並成功將量子通信發展到了實用階段，這是否意味著，一種顛覆傳統的通信方式即將誕生？
  • 上海交大物理與天文學院金賢敏、唐豪課題組實現大規模量子網頁...
    近日，上海交通大學物理與天文學院金賢敏、唐豪課題組在綜合性學術期刊Science Bulletin上以「TensorFlow Solver for Quantum PageRank in Large-Scale Networks」為題發表最新研究成果，展示了團隊基於TensorFlow實現的目前最高效的大規模量子網頁排序及量子隨機行走求解器
  • Excel生成隨機數的技巧,隨機數發生器,你用過嗎
    使用Excel隨機數發生器Excel讓你可以從離散分布和其他一些分布中產生隨機變數，方法是運用「分析」工具欄中的「隨機數發生器」選項。對於功能區的中「數據」選項卡，選擇「分析」組的「數據分析」選項，然後選擇「隨機數發生器」選項。接下來，就會出現如下圖所示的隨機數發生器的對話框。
  • 量子力學描述的「隨機」是宇宙中唯一真正的「隨機」嗎?
    因為我們無法想像什麼是真正隨機的。我們認為，隨機性是因為我們用太少的信息來推斷為什麼是這樣。　　事實上，這個問題已經被問過很多次了。答案總是一樣的，因為作為一個數學模型，量子力學是以概率為解釋，它不同於經典概率。但在某種程度上，如果量子力學是一個隨機近似理論呢？那麼真相在哪裡呢？
  • 中國科大等在納米諧振子的聲子模式相干操控方面取得進展
    近日，中國科學院院士、中國科學技術大學教授郭光燦團隊在納米諧振子聲模相干操控方面取得新進展。該團隊教授郭國平、副研究員宋驤驤、鄧光偉（現電子科技大學研究員）等人與美國加州大學默塞德分校教授田琳，以及本源量子公司合作，實現了空間上非直接連接的諧振子之間的聲子模式相干操控。
  • 重大突破,量子計算的研究達到了前所未有的高度
    他們的研究結果發表在《科學進展》雜誌上。現在，哥本哈根大學尼爾斯·波爾研究所的研究人員加入了谷歌的行列，參與建造世界上第一臺量子計算機，他們稱之為「重大突破」。「我們現在擁有的工具可以讓我們建造一個量子模擬器，它可以超越經典計算機。這是一項重大突破，是量子物理學領域的第一步。」量子網絡中心主任彼得·洛達爾教授宣稱。
  • 巨豐早參:我國量子計算和量子模擬研究取得新突破
    市場正權衡疫苗進展與歐美疫情形勢惡化的影響。美聯儲官員呼籲採取財政刺激措施支持經濟。美參院共和黨領袖同意繼續就刺激方案進行談判。　　道指收盤漲44.81點，或0.15%，報29483.23點；納指漲103.11點，或0.87%，報11904.71點；標普500指數漲14.08點，或0.39%，報3581.87點。
  • 專注量子計算和量子精密測量技術,「國儀量子」獲高瓴領投數億元B...
    作者：李子月編輯：石亞瓊**36氪獲悉，量子精密測量儀器公司國儀量子完成B輪融資數億元，高瓴創投領投，同創偉業、基石資本、招商證券跟投。本輪融資用於量子計算和量子精密測量技術的研發和自主高端科學儀器的行業應用。國儀量子成立於2016年，致力於以量子精密測量和量子計算為核心技術，打造先進儀器產業集群。
  • 【新華社】我國科學家研究自由空間遠距離量子通信獲重要進展
    【新華社】我國科學家研究自由空間遠距離量子通信獲重要進展 新華社合肥12月27日電（記者徐海濤）記者從中國科學技術大學獲悉，該校教授潘建偉、彭承志、
  • 國家工業信息安全發展研究中心發起成立「量子技術產業應用創新...
    央廣網北京12月22日消息（記者呂紅橋）國家工業信息安全發展研究中心最近組織召開「量子技術產業發展與協同創新座談會」，交流我國量子科技發展的成果和經驗，促進基礎研究突破和關鍵核心技術攻關，推動產學研深度融合與協同創新，探索量子科技產業化發展路徑。