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　　中國科學技術(shù)大學教授、中科院院士潘建偉及其同事張強、范靖云、馬雄峰等與中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所和日本NTT基礎科學實驗室合作，在發(fā)展高品質(zhì)糾纏光源和高效率單光子探測器件的基礎上，利用量子糾纏的內(nèi)稟隨機性，在國際上首次成功實現(xiàn)器件無關的量子隨機數(shù)。相關成果9月20日凌晨在線發(fā)表于《自然》。這項突破性成果將在數(shù)值模擬、密碼學等領域得到廣泛的應用，有望形成新的隨機數(shù)國際標準。

　　實現(xiàn)器件無關的量子隨機數(shù)產(chǎn)生器在實驗上具有極高的技術(shù)挑戰(zhàn)：整套隨機數(shù)產(chǎn)生裝置需要以極高的效率進行糾纏光子的產(chǎn)生、傳輸、調(diào)制、探測；同時，不同組件間需要設置合適的空間距離以滿足類空間隔要求，才能以最高的安全性保證任何竊聽者不能通過內(nèi)部通信偽造貝爾不等式測試的結(jié)果。

　　潘建偉、張強研究組經(jīng)過3年多的努力，發(fā)展了高性能糾纏光源，首先優(yōu)化了糾纏光子收集、傳輸、調(diào)制等效率，并采用中科院上海微系統(tǒng)所開發(fā)的高效率超導單光子探測器，實現(xiàn)了高性能糾纏光源的高效探測；然后通過設計快速調(diào)制并進行合適的空間分隔設計，滿足了器件無關的量子隨機數(shù)產(chǎn)生裝置所需的類空間隔要求。最終，在世界上首次實現(xiàn)了器件無關的量子隨機數(shù)產(chǎn)生器。

　　該工作及后續(xù)工作將為密碼學、數(shù)值模擬以及需要隨機性輸入的各個領域提供真正可靠的隨機性來源，同時由于可信任的隨機數(shù)源是現(xiàn)實條件下量子通信安全性的關鍵環(huán)節(jié)，器件無關隨機數(shù)的實驗實現(xiàn)也進一步確保了現(xiàn)實條件下量子通信的安全性。

　　“在現(xiàn)有的量子通信系統(tǒng)中，如果采用自己制備的或者可信制造商制備的量子隨機數(shù)產(chǎn)生器，其安全性是可以得到保障的。但是如果人們不小心采用了惡意第三方所制造的器件，就會發(fā)生隨機數(shù)泄露?！迸私▊フf，“我們的新成果確保了即使是使用不信任的第三方器件的情況下，也可以產(chǎn)生真隨機數(shù)，并且不會泄露，從而確保通信的安全?！?/p>

　　潘建偉透露，未來，中國科大團隊將建設高速穩(wěn)定的器件無關量子隨機數(shù)產(chǎn)生裝置，通過提供基于量子糾纏內(nèi)稟隨機性、高安全性的隨機數(shù)，爭取形成新一代的國際隨機數(shù)標準。

　　隨機數(shù)在科學研究和日常生活中都有著重要的應用，如天氣預報、新藥設計、材料設計、工業(yè)設計、游戲、人工智能、通信安全、現(xiàn)代密碼學等領域都有應用。然而，以往基于軟件算法或基于經(jīng)典熱噪聲實現(xiàn)的隨機數(shù)都有著各自的缺陷，因此，目前國際上紛紛開展器件無關的量子隨機數(shù)產(chǎn)生器的研制工作。

　　相關論文信息：DOI：http://dx.doi.org/10.1038/s41586-018-0559-3