由布里斯托大学的量子技术专家领导的一组国际研究人员表明,基于芯片的设备可用于以每秒千兆比特的速度生成基于量子的随机数。

这种占地只有平方毫米的微型设备只需很少的电源即可运行,并且可以启用独立的随机数生成器,并可以集成到笔记本电脑和智能手机中以提供实时加密。

来自布里斯托大学 量子工程技术实验室(QET Labs)的博士生Francesco Raffaelli领导了这项工作,该工作今天在美国光学学会的《光学快报》上发表。

他说:“需要随机性,以使用数据加密保护我们的通信和信息存储。物理学家已经知道了一段时间,量子力学的本质可以使随机性变得不容易复制和预测。

“我们设计并测试了一种由硅制成的芯片,并使用光来完成此任务。它将所有必需的光学组件集成在可以通过行业标准制造工艺制造的芯片上,这使量子随机性的功能更加接近于集成到我们的个人计算机和智能手机中。”

研究人员使用了一种技术,即从二极管激光器中随机发出一种称为光子的光,这样一来,当它们进入硅芯片时,会输出随机的电信号,这是无法预测的。这是许多数据加密技术的核心资源。

Francesco补充说:“我们的设备不仅很小,而且非常快。与硅光子学不同,我们使用大体积光学器件进行的实验证明了我们所达到的发电率,与硅光子学无法将其集成到可大规模制造的技术中。”

这种新芯片是通过将硅光子用于量子技术的发展而实现的,这一直是布里斯托尔的一项主要活动。其动机是使用与制造计算机处理器相同的半导体制造技术来制造量子技术,包括量子随机数生成。

尽管今天报道的芯片包含该计划所需的所有光学组件,但都在1毫米见方以内,但是研究人员使用外部电子设备和测量工具进行测试和分析,而这需要在研究实验室中进行。该团队现在正在努力制造一种便携式设备,其大小大约为手机,其中包含芯片和必要的电子设备。