潘建偉團隊量子通訊再突破

　　首次實現器件無關量子隨機數

　　【香港商報訊】中國科學技術大學(中科大)昨天宣布，該校教授潘建偉的科研團隊，利用量子糾纏的內稟隨機性，在國際上首次成功實現了器件無關量子隨機數。相關研究成果已於昨天發表在《自然》雜誌上。這項突破性成果可以讓量子通訊安全性大大加強，並將在數值模擬、密碼學等領域得到廣泛的應用，有望形成新的隨機數國際標準。

實現真隨機數應用廣泛

　　隨機數在科學研究和日常生活中都有?重要的應用：例如，天氣預報、新藥研製、材料設計、工業設計和核武器研製等領域，常常需要通過數值模擬進行計算，而數值模擬的關鍵就是要有大量隨機數的輸入;在遊戲、人工智能等領域，需要使用隨機數來控制系統的演化;在通信安全、現代密碼學等領域，則需要第三方完全不知道的隨機數作為安全性的基礎。事實上，無論經典密碼學還是量子保密通信，都需要真正的隨機數作為保障。

　　以往通常有兩類獲取隨機數的途徑：基於軟件算法實現或基於經典熱噪聲實現。這兩種方法產生出的隨機數本質上是可以被預測的，因此也被稱為「偽隨機數」。偽隨機數雖然完全能夠滿足日常生活需要，但在日趨強大的超級計算機面前，破解不是什麼困難的事。因此，這種隨機數對銀行、軍事等方面的應用就不是很安全。

　　而潘建偉團隊利用量子力學實現的隨機數，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。真隨機數是量子保密通訊的基礎。

　　或形成新國際標準

　　潘建偉介紹，其團隊的這一成果是在此前技術基礎上，首先優化了糾纏光子收集、傳輸、調制等效率，並採用上海微系統與信息技術研究所開發的高效率超導單光子探測器，實現了高性能糾纏光源的高效探測;然後通過設計快速調制並進行合適的空間分隔設計，滿足了器件無關的量子隨機數產生裝置所需的類空間隔要求。最終，在世界上首次實現了器件無關的量子隨機數產生器。

　　據悉，該研究成果是目前安全性最高的隨機數產生裝置，是首次實現可防禦量子攻擊的器件無關量子隨機數產生器。「在現有的量子通信系統中，如果採用自己製備的或者可信製造商製備的量子隨機數產生器，其安全性是可以得到保障的。但是如果不小心採用了惡意第三方所製造的器件，就會發生隨機數洩漏。我們新的成果則確保即使是使用不信任第三方的器件的情況下，也可以產生真隨機數，並且不會洩漏，從而確保通信的安全。」潘建偉說。

　　潘建偉團隊的成果將為密碼學、數值模擬以及需要隨機性輸入的各個領域提供真正可靠的隨機性來源，同時由於可信任的隨機數源是現實條件下量子通信安全性的關鍵環節，器件無關隨機數的實驗實現也進一步確保了現實條件下量子通信的安全性。未來，中科大團隊將建設高速穩定的器件無關量子隨機數產生裝置，通過提供基於量子糾纏內稟隨機性的、高安全性的隨機數，爭取形成新一代的國際隨機數標準。