作者:王敏 来源: 中国科学报 发布时间:2022-8-8
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中国科学技术大学
提出并实现新型量子随机数发生器

 

本报讯(见习记者王敏)中国科学技术大学郭光灿院士团队中的韩正甫教授及其合作者王双、银振强、陈巍等,提出了一种新型半设备无关量子随机数发生器协议,并进行了实验验证。该协议在光源不可信条件下,无需对探测设备进行表征,使用日常光源即可快速生成安全的量子随机数。该协议全面提升了量子随机数发生器的安全性与实用性,为半设备无关量子随机数发生器的实用化奠定基础。相关研究成果日前在线发表于《物理评论快报》。

量子随机数发生器基于量子物理原理产生具有内禀随机性的真随机数,是量子保密通信中的关键环节。然而,现实中的量子随机数发生器可能具有的非理想性会破坏随机数的不可预测性和私密性。半设备无关量子随机数发生器则提供了一种实际可行的安全方案。但因已有的半设备无关方案忽略了一些关键因素对其性能的影响,限制了其在现实条件下的应用。

针对这一问题,韩正甫课题组展开深入研究,于2020年提出容忍探测器后脉冲的源无关协议,2022年进一步降低了源无关量子随机数发生器对非理想因素的敏感性。这些工作虽然显著提高了源无关量子随机数发生器的实用性,但仍然需要对测量设备进行精确表征。

近日,该课题组基于平滑熵的不确定关系和量子剩余哈希定理,提出了一种不需要对测量设备进行表征的新型半设备无关量子随机数发生器协议,并证明了该协议在源端不可信和探测端无表征条件下的安全性。他们同时使用卤素灯这一日常光源和激光器完成了验证实验,产生的随机数速率不仅与目前商用随机数发生器相当,安全性还显著优于后者。

该成果在保证随机数快速生成和系统简洁实用的同时,大幅降低了对设备可信度和刻画表征的要求,其思想和实现方案对突破高性能、高安全量子随机数发生器的研究瓶颈具有重要推动作用。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.050506

《中国科学报》 (2022-08-08 第3版 综合)
 
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