量子随机数生成器 (QRNG) 承诺生成完全不可预测的随机数。然而,以随机模型形式对随机数进行安全认证通常会引入难以证明或不必要的假设。两个重要的例子是将对手限制在经典机制中以及连续测量结果之间的相关性可以忽略不计。此外,不严格的系统特性会打开一个安全漏洞。在这项工作中,我们通过实验实现了一个不依赖于上述假设的 QRNG,其随机模型是通过严格的计量方法建立的。基于真空涨落的正交测量,我们展示了 8 GBit/s 的实时随机数生成率。我们的安全认证方法提供了许多实际好处,因此将在量子随机数生成器中得到广泛应用。特别是,我们生成的随机数非常适合当今的传统和量子加密解决方案。
摘要 — 随机数在游戏和赌博、模拟、传统和量子密码学以及随机计算等非传统计算方案中是一种宝贵的商品。我们建议使用耦合量子点对上单个移动电荷的位置测量来生成随机位。量子力学通过 Born 规则提供测量结果的真正随机性。可以使用对同一双量子点 (DQD) 系统进行一系列重复测量来生成随机位串。只需调整局部状态之间的失谐,就可以根据需要消除或调整任何偏向“0”测量值或“1”测量值的偏差。设备可调性提供了多功能性,使该量子随机数生成器 (QRNG) 能够支持不需要偏差或需要可调偏差的应用。我们讨论了该 QRNG 的金属点实现以及分子实现。基本量子力学原理用于研究随机位串生成的功耗和时间考虑因素。DQD 具有较小的尺寸,在金属实现中,可用于需要低温操作的情况(如量子计算的情况)。对于室温应用,可以使用分子 DQD。
成立于2020年4月,量子骰子是牛津大学物理系的一项旋转,该协议最初是在牛津大学领导的量子量子研究小组中由伊恩·沃尔姆斯利(Ian Walmsley)教授领导的。此初始QRNG原型已经打破了记录,其极快的生成速率为8.05 Gbps的量子安全随机性。量子骰子是由乔治·邓洛普(George Dunlop),马克·梅尔(Marko Mayr),拉米·谢尔巴亚(Ramy Shelbaya),Zhanet Zaharieva和Wenmiao Yu共同创立的,都是由牛津科学创新,牛津大学和牛津大学Innovation Innovation oxford Student企业家计划(Step)的获胜团队。认识到量子光学组进行的研究中存在的网络安全的潜在价值,五个联合创始人
量子传感和计量包括那些可以利用量子系统对环境影响的高灵敏度来更精确地测量物理特性和时间的应用(例如磁传感器和热传感器、重力仪、无 GPS 导航仪、时钟;TRL 为 4-9)。总体而言,虽然一些量子应用目前已经在商业上可用(例如 QKD 和 QRNG、量子退火器、量子模拟、原子钟和一些量子传感器),但第二波量子技术的当前使用仍然相对有限。这是由于技术限制以及技术性能和成本之间的权衡。需要进一步的进展。例如,在量子通信中,需要技术突破来开发量子中继器:这将是长距离 QKD、分布式量子计算和量子互联网的关键一步。关于量子计算,一个障碍是减轻随机波动,这些波动可能在处理过程中偶尔翻转或随机化量子位的状态。量子软件场景非常活跃,但相当分散:主要努力是定义语言,使程序员能够在高抽象层次上工作。与此同时,国际社会正在认识到这些量子技术在实现突破时在多个市场中的颠覆性潜力。