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科学家成功生成基于单混沌微梳的可扩展并行超快光学随机比特
作者:小柯机器人 发布时间:2024/3/7 15:06:29

近日,广东工业大学的王云才教授及其研究团队取得一项新进展。经过不懈努力,他们成功生成基于单混沌微梳的可扩展并行超快光学随机比特。相关研究成果已于2024年3月5日在国际知名学术期刊《光:科学与应用》上发表。

该研究团队提出了一种基于单个微环谐振器的超快速随机比特生成方案,该方案能够实现每秒100太比特的生成速率。这一方案利用微环谐振器中的调制不稳定驱动混沌梳,能够同时产生数百个独立且无偏的随机比特流。在一次概念验证实验中,研究人员仅使用7个梳线就成功地生成了每秒超过2太比特的随机比特流。

这表明,通过进一步增加使用的梳线数量,可以轻易地提高随机比特的生成速率。该方案为安全通信和高性能计算提供了一种创新的、芯片级的随机比特生成解决方案。它不仅具有超高速的生成能力,还具备出色的可扩展性。

据悉,随机比特生成器对信息安全、密码学、随机建模和仿真至关重要。速度和可扩展性是当前物理随机比特生成面临的主要挑战。

附:英文原文

Title: Scalable parallel ultrafast optical random bit generation based on a single chaotic microcomb

Author: Li, Pu, Li, Qizhi, Tang, Wenye, Wang, Weiqiang, Zhang, Wenfu, Little, Brent E., Chu, Sai Tek, Shore, K. Alan, Qin, Yuwen, Wang, Yuncai

Issue&Volume: 2024-03-05

Abstract: Random bit generators are critical for information security, cryptography, stochastic modeling, and simulations. Speed and scalability are key challenges faced by current physical random bit generation. Herein, we propose a massively parallel scheme for ultrafast random bit generation towards rates of order 100 terabit per second based on a single micro-ring resonator. A modulation-instability-driven chaotic comb in a micro-ring resonator enables the simultaneous generation of hundreds of independent and unbiased random bit streams. A proof-of-concept experiment demonstrates that using our method, random bit streams beyond 2 terabit per second can be successfully generated with only 7 comb lines. This bit rate can be easily enhanced by further increasing the number of comb lines used. Our approach provides a chip-scale solution to random bit generation for secure communication and high-performance computation, and offers superhigh speed and large scalability.

DOI: 10.1038/s41377-024-01411-7

Source: https://www.nature.com/articles/s41377-024-01411-7

期刊信息

Light: Science & Applications《光:科学与应用》,创刊于2012年。隶属于施普林格·自然出版集团,最新IF:19.4

官方网址:https://www.nature.com/lsa/
投稿链接:https://mts-lsa.nature.com/cgi-bin/main.plex