我國科學家實現(xiàn)設備無關量子隨機性擴展實驗

　　近日，中國科學技術大學教授潘建偉院士團隊與國內外科研團隊合作，采用不同的理論方法，在國際上首次實現(xiàn)了設備無關的量子隨機性擴展，為設備無關量子隨機數(shù)的實用化發(fā)展奠定了堅實基礎，相關的研究成果近日分別發(fā)表于《自然·物理學》和《物理評論快報》上。

　　隨機性在人類的生產活動中無處不在，也是自然界的基本屬性之一，在信息安全、數(shù)值模擬、抽樣檢測和公益彩票等多個領域中有著重要的應用?；诹孔游锢韮确A特性產生的量子隨機數(shù)被認為是區(qū)別于經典隨機數(shù)的一種真正不可預測的隨機性資源。然而，量子隨機數(shù)產生器若使用了惡意第三方生產的器件或設備，會有隨機數(shù)泄露的隱患。設備無關的量子隨機數(shù)產生協(xié)議解決了這一問題。與常規(guī)的量子隨機數(shù)產生器不同，根據(jù)貝爾理論的指導，它的安全性僅僅與系統(tǒng)的輸入輸出相關而并不依賴于物理設備的質量和可信度。用戶在使用這種量子隨機數(shù)產生器時，只需根據(jù)其輸入輸出數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結果來判斷儀器是否發(fā)生故障或是否存在對設備構成安全威脅的惡意攻擊。一旦統(tǒng)計結果符合協(xié)議要求，其安全性就得以保證。
　　
　　設備無關的量子隨機數(shù)產生的本質在于，無漏洞貝爾不等式的違背證明了固有的量子相干性是隨機性的來源。即使在極端條件下，設備本身不可信或受到第三方控制，乃至竊聽者擁有強大的量子計算機，該方案產生的隨機比特仍然具有目前最高等級的安全性，任何基于量子或經典物理的策略都無法對結果進行預測。

　　潘建偉團隊和合作者于2018年首次實驗實現(xiàn)了設備無關的量子隨機數(shù)產生，文章發(fā)表在《自然》雜志。但是在此實驗方案中，隨機數(shù)產生過程中消耗的隨機性遠遠大于產出。隨機數(shù)產生的不可持續(xù)性阻礙了其在實際應用中的推廣。針對這一問題，潘建偉團隊及其合作者們設計并實現(xiàn)了設備無關的量子隨機性擴展?？蒲袌F隊與約克大學合作，在基于熵累積理論的實驗中，約在19.2小時內實現(xiàn)了2.57×108比特的隨機性凈增加。同時，與清華大學科研團隊合作，在基于量子概率估計方法的實驗中，約在13.1小時內實現(xiàn)了1.08×108比特的隨機性凈增加。該工作被《物理評論快報》審稿人給予高度認可，評論為“量子隨機數(shù)產生/隨機擴展領域中的開創(chuàng)性工作”。兩項研究成果分別使用不同的理論方案各自獨立完成，為未來設備無關量子隨機數(shù)的商業(yè)化與實用化奠定基礎。(總臺央視記者帥俊全)

　　轉自：央視新聞客戶端

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