中科大团队实现器件无关量子随机数 量子保密通信安全再升级

[ 摘要 ]根据量子力学，科学家可以制造出真正的随机数产生器，即使采用恶意第三方制造的组件，或者使用计算能力超强的量子计算机，也无法预测或获知它所产生的随机数。

新华社北京9月20日电（记者董瑞丰）中国科学技术大学一支团队日前成功实现了器件无关的量子随机数，将在数值模拟、密码学等领域广泛应用，并有望形成新的随机数国际标准。相关研究成果于北京时间20日由国际权威学术期刊《自然》在线发表。

中科大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与信息技术研究所、日本NTT基础科学实验室合作，利用量子纠缠的内禀随机性，在国际上首次实现器件无关的量子随机数。这是目前安全性最高的随机数产生装置。

随机数在科学研究和日常生活中都有着重要应用。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，关键就是要有大量随机数输入；游戏、人工智能等领域，需要使用随机数来控制系统演化；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。

根据量子力学，科学家可以制造出真正的随机数产生器，即使采用恶意第三方制造的组件，或者使用计算能力超强的量子计算机，也无法预测或获知它所产生的随机数。目前国际上纷纷开展这种随机数产生器的研制工作。

潘建伟介绍，其团队的这一成果是在此前技术基础上，优化了纠缠光子收集、传输、调制等效率，并采用上海微系统所开发的高效率超导单光子探测器件，实现了高性能纠缠光源的高效制备；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。

“无论经典密码学还是量子保密通信，都需要真正的随机数作为保障。”潘建伟说，在现有的量子保密通信系统中，如果采用自己制备的或者可信制造商制备的量子随机数产生器，其安全性可以得到保障。但如果不小心采用了恶意第三方制造的器件，可能会发生随机数泄漏。新的成果确保即使是使用不信任第三方的器件，也可以产生真随机数并且不会泄漏，从而确保通信安全。