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量子新法生成“真正随机”的数字

来源: 科技日报 记者:刘霞 编辑:高兴玲 发布: 2018-04-13 10:24
据美国国家标准与技术研究院(NIST)官网消息,该机构研究人员在12日出版的《自然》杂志上撰文指出,他们开发出一种新方法,可生成由量子力学保证的随机数字。新技术超越了此前获得随机数字的所有方法,得到了“真正的随机数字”,有助增强密码系统的安全性。

 科技日报北京4月12日电 (记者刘霞)据美国国家标准与技术研究院(NIST)官网消息,该机构研究人员在12日出版的《自然》杂志上撰文指出,他们开发出一种新方法,可生成由量子力学保证的随机数字。新技术超越了此前获得随机数字的所有方法,得到了“真正的随机数字”,有助增强密码系统的安全性。

随机数字非常有用,它每天被使用数千亿次来加密电子网络中的数据。但采用传统系统生成的数字不可能是真正随机的,因为传统的随机数字由软件和设备生成,这些软件和设备“先天不足”,且易受“噪音”等因素的影响,这意味着它们的输出无法达到真正的不可预测。

NIST数学家彼特·比尔霍斯特进一步解释说:“诸如翻转硬币之类的情况似乎是随机的,但如果能看到硬币确切的下落路径,最终结果也是可以预测的。因此,很难保证给定经典来源真正不可预测。量子力学在产生随机性方面表现更好,量子随机是真正的随机,因为对处于‘叠加’状态的量子粒子进行测量,得到的结果基本上是不可预测的。”

在最新研究中,NIST的科学家在被称为“贝尔测试”的过程中,利用激光产生的光子生成了随机数字。该方法使用强激光照射在特殊晶体上,晶体将光转换成纠缠的光子对,测量这些光子为研究人员提供了“真正随机”的数字。他们尝试了55次、110次、210次贝尔测试,每次用光子产生两个数字位(0和1),并从中提取出了1024个“真正随机”的数字位,这些数字为0和1的概率几乎一模一样。

其他研究人员以前也曾使用贝尔测试来生成随机数,但NIST的新方法首次弥补了贝尔测试中的“漏洞”,这些漏洞使非随机数字看起来随机。

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