随机数是一种重要的资源，在信息安全、密码学、科学仿真等许多领域都有应用。然而，人工生成大量的“真随机数”是一个难题。近日，中国科学技术大学潘建伟教授、张军教授与浙江大学楚涛教授研究团队合作，开发出硅基光子集成芯片，并对其进行优化，实现了世界上最快的实时量子随机数发生器，速度达到18.8Gbps。
量子随机数发生器示意图(潘建伟团队供图)
随机数在科学研究和日常生活中有重要的应用。比如在信息安全和密码学领域，需要第三方完全不知道的随机数作为安全的基础。在游戏和人工智能领域，需要用随机数来控制系统的进化。在天气预报、新药研发、新材料设计等领域。往往需要通过数值模拟来计算，而数值模拟的关键是输入大量的随机数。
手动生成大量的“真随机数”并不容易。很多随机数生成器实际上是基于确定性算法，生成“伪随机数”。量子力学的出现从根本上改变了这种情况，因为它的物理过程具有“固有的随机性”。量子随机数发生器是量子通信系统中的关键核心器件，具有不可预测性、不可重复性和无偏性的特点。
潘建伟、张军等人长期研究实用量子随机数发生器，取得了许多世界领先的成果。最近，他们进一步开发了基于真空涨落的高速量子随机数产生方案，并完成了实验验证。同时与浙江大学的楚涛等合作。并通过多次迭代做出了硅光学芯片。通过进一步优化处理算法和硬件实现，他们实现了高度集成，大大提高了量子随机数发生器的实时生成速率。
传输测试表明，量子随机数生成器的实时生成速率达到18.8Gbps的世界纪录，相当于每秒生成188亿个随机数。该研究成果为开发低成本商用量子随机数发生器单片机奠定了技术基础。
日前，国际知名学术期刊《应用物理快报》以“封面论文”的形式发表了这一研究成果。(记者徐海涛)
来源：新华社
