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中科大團隊實現器件無關量子隨機數 量子保密通信安全再升級
2018-09-20 08:43:07 來源: 新華網
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  新華社北京9月20日電(記者董瑞豐)中國科學技術大學一支團隊日前成功實現了器件無關的量子隨機數,將在數值模擬、密碼學等領域廣泛應用,並有望形成新的隨機數國際標準。相關研究成果于北京時間20日由國際權威學術期刊《自然》在線發表。

  中科大教授潘建偉及其同事張強、范靖雲、馬雄峰等與中科院上海微係統與信息技術研究所、日本NTT基礎科學實驗室合作,利用量子糾纏的內稟隨機性,在國際上首次實現器件無關的量子隨機數。這是目前安全性最高的隨機數産生裝置。

  隨機數在科學研究和日常生活中都有著重要應用。例如,天氣預報、新藥研制、材料設計、工業設計和核武器研制等領域,常常需要通過數值模擬進行計算,關鍵就是要有大量隨機數輸入;遊戲、人工智能等領域,需要使用隨機數來控制係統演化;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。

  根據量子力學,科學家可以制造出真正的隨機數産生器,即使採用惡意第三方制造的組件,或者使用計算能力超強的量子計算機,也無法預測或獲知它所産生的隨機數。目前國際上紛紛開展這種隨機數産生器的研制工作。

  潘建偉介紹,其團隊的這一成果是在此前技術基礎上,優化了糾纏光子收集、傳輸、調制等效率,並採用上海微係統所開發的高效率超導單光子探測器件,實現了高性能糾纏光源的高效制備;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産生裝置所需的類空間隔要求。

  “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。”潘建偉説,在現有的量子保密通信係統中,如果採用自己制備的或者可信制造商制備的量子隨機數産生器,其安全性可以得到保障。但如果不小心採用了惡意第三方制造的器件,可能會發生隨機數泄漏。新的成果確保即使是使用不信任第三方的器件,也可以産生真隨機數並且不會泄漏,從而確保通信安全。

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