瑞士研究人员宣称利用量子芯片实现完美随机数生成

瑞士研究人员表示，他们利用两块量子超导芯片、一根30米长的导管以及相关软件，成功构建了一套完美的随机数生成器。他们表示，该装置可用于生成加密密钥，也可为彩票或区块链应用提供"公共随机性服务"。

不过，他们并非首个提出此类主张的团队。

许多随机性来源本身存在偏差。例如，硬币或骰子往往会偏向某一面。苏黎世联邦理工学院研究团队的领导者之一安德烈亚斯·瓦尔拉夫表示："即便是基于量子力学效应的现代随机数生成器——例如利用光子从分束器上反射的原理——也并非完全不受系统性误差或'偏差'的影响。"

类似的偏差同样存在于纯软件实现的伪随机数生成器中，这已在物联网设备和WhatsApp等应用中引发了安全问题。

为解决这一问题，研究人员搭建了两块超导量子芯片，每块芯片代表一个量子比特，并将其冷却至接近绝对零度。两块芯片通过一根同样经过低温处理的30米长微波导管相连，在导管中往来传输的微波光子形成了量子纠缠态。

该过程产生的结果随后经由一种特殊算法转化，以生成完美的随机数序列。另一位团队负责人雷纳托·雷纳表示："由此产生的零和一的序列是真正完美随机的，我们甚至可以对此进行认证。技术上的进步使我们能够生成永久保持完美随机性的随机数。"

该团队本周在《自然》杂志上以《实验随机性放大》为题发表了相关研究成果。

Q&A

Q1：什么是量子随机数生成器？它和普通随机数生成器有什么区别？

A：量子随机数生成器利用量子力学原理（如量子纠缠）产生随机数，而普通随机数生成器通常基于数学算法，属于伪随机数。后者存在系统性偏差，可能带来安全隐患，已在物联网设备和WhatsApp等应用中引发过安全问题。量子随机数生成器理论上可以产生真正完美的随机数，从根本上消除偏差。

Q2：瑞士研究团队的量子随机数生成器是如何工作的？

A：该装置由两块超导量子芯片组成，每块代表一个量子比特，冷却至接近绝对零度后，通过一根30米长的微波导管相连。导管中传输的微波光子在两块芯片之间形成量子纠缠态，产生的结果再经特殊算法处理，最终生成完美随机的零和一序列，并可对其随机性进行认证。

Q3：这种完美随机数生成器有哪些实际应用场景？

A：根据研究团队的介绍，该装置可用于生成加密密钥，提升网络安全性；也可为彩票抽奖或区块链应用提供"公共随机性服务"，确保结果的公正性和不可预测性。相关研究成果已发表在《自然》杂志上。