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  • 1 # 章彥博

    如果你注意新聞的話,可能看過這個新聞:「中國科大研製成功世界上最快的量子隨機數發生器」。不過這個報道比較早了,是2015年的事情,成果發表在國際雜質《科學儀器評論上》,原標題「The generation of 68 Gbps quantum random number by measuring laser phase fluctuations」,意思是,使用鐳射相位的浮動,來產生真隨機數,資料量是68Gb(既然是論文,這裡應該用的比較嚴格,不是GB,而是Gb,之間相差了8倍)每秒。

    按照當前量子力學的理論,觀察一個疊加態,它會完全隨機的坍縮到某個定態,而觀察之前完全無法預測。這樣,與計算機上傳統的偽隨機數不同,量子力學產生的隨機數,是可以看做真隨機。在一些需要保密的場合,完全沒有規律可循的真隨機數,就比偽隨機數更加安全。有些模擬實驗中,甚至也對隨機數的質量要求很高(比如很低的線性相關性、在很高的維度上也不會出現週期性結構等),這時就要求要使用真隨機。Linux系統中,會使用一些自然資料,例如硬體的溫度、電壓等,作為隨機數種子,來提高隨機數的質量,但總的來說,質量還是比不上基於量子力學的隨機數。

    這裡舉個與本文原理不一樣的量子隨機數生成方法:單光子透過的半反射鏡,它便有50%的機率透過,50%的機率不透過(不會被拆分成兩個光子分別透過)。兩邊都放上探測器,那每次總是隻會有一個探測器探測到光子。但是,到底是哪一個,則是完全隨機的事情——這樣,我們就能獲得0、1序列,作為隨機數。當然,這樣的方法,其效率相對比較底下,不如前面提到的文章那樣高。但是也從原理上說明了,透過量子方法,產生真隨機數是簡單而且可行的。

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