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中国科学家实现世界最快实时量子随机数发生器

  随机数是一种重要资源,在信息安全、密码学、科学仿真等众多领域都有应用需求,但要人工产生大量"真随机数"却是个难题。近日,中国科学技术大学教授潘建伟、张军等人联合浙江大学储涛教授研究组,通过研制硅基光子集成芯片和优化处理,实现了速率达18.8Gbps的世界最快实时量子随机数发生器。
  随机数在科学研究和日常生活中都有重要应用,比如在信息安全和密码学等领域,需要第三方完全不知道的随机数作为安全性的基础。在游戏和人工智能等领域,需要使用随机数来控制系统的演化。在天气预报、新药研发、新材料设计等领域,也常需要通过数值模拟进行计算,而数值模拟的关键是要有大量随机数的输入。
  要人工产生大量"真随机数"并不容易,很多随机数发生器其实是基于确定性的算法,产生的是"伪随机数"。量子力学的出现从根本上改变了这一局面,因为其物理过程具有"内禀随机性"。量子随机数发生器具有不可预测性、不可重复性和无偏性等特征,是量子通信系统中的关键核心器件。
  潘建伟、张军等人长期研究实用化量子随机数发生器,并取得了多项世界前沿性成果。近期,他们进一步发展了基于真空态涨落的高速量子随机数产生方案,并完成实验验证。同时,他们与浙江大学储涛等合作,通过多次迭代制备了硅光芯片,并通过进一步优化处理算法和硬件实现,在实现高集成度的同时,大大提升了量子随机数发生器的实时生成速率。
  经传输测试,该量子随机数发生器的实时生成速率达到创世界纪录的18.8Gbps,相当于每秒钟产生188亿个随机数。这个研究成果,为开发低成本的商用量子随机数发生器单芯片奠定了技术基础。
  日前,国际知名学术期刊《应用物理快报》以"封面论文"的形式发表了这项研究成果。

反物质能在实验室内生成吗?一个国际物理学家研究小组提出了一种在实验室中产生反物质的方式,在理论上允许他们重新创造出类似中子星周围的反物质生成条件。根据发表在通信物理杂志上的论文,这套部署在德国Helmhol中科院专家新能源和创新技术是中国零碳关键指标南方网讯9月25日,珠江科学大讲堂第88期在广东科学中心举行。中科院广州能源研究所能源战略研究中心副主任廖翠萍作了碳达峰碳中和目标的科技探索主题演讲。地球气温升4度上海香港将消失廖中国成功突破核聚变关键技术,领先全球15年,人造太阳不远了?图为人造太阳装置如今中国已经成为科技强国,但你知道中国的科技到底有多厉害吗?光载人航天空间站还不够,现在又成功突破了核聚变的关键技术,甚至领先全球15年,这是否意味着中国距离人造太英国学者发现D星六夸克,或是暗物质候选粒子简介近来被发现的D星六夸克被认为是暗物质组成粒子的候选粒子。六夸克是一种特殊的物质第五态,通常形成于低密度玻色子粒子冷却到绝对零度之时。科学家猜测它们随宇宙冷却和膨胀聚集,有望成为NASA罗曼太空望远镜将提供对星系演化的新认识在未来几年,美国宇航局(NASA)将发射南希格雷斯罗曼太空望远镜,为新的观测和更好地了解宇宙打开大门。即将到来的罗曼太空望远镜在视野方面将使哈勃黯然失色它的宽视场仪器提供的视野则是风暴引导的急流可能在40年内向极地移动极地急流的可视化北大西洋急流是一种围绕北半球快速移动的气流,如果全球变暖持续下去,它可能在未来几十年向北移动。其后果可能是巨大的中纬度地区降雨模式的变化,以及欧洲和美国东部干旱热浪NASA招募探险家在地球上进行为期一年的模拟火星任务据外媒报道,美国宇航局(NASA)的一项任务将在一个1700平方英尺的3D打印的栖息地中容纳四名机组人员,为期一年。NASA将进行三次为期一年的模拟任务,旨在模仿在火星上生活的挑战每日一问94黑洞可以吸引一切,但我们为何能给黑洞照相片?简单来说,因为吸积盘。梅西耶87(Messier87,简称M87)中心黑洞照片,来自视界望远镜(EHT)这就是人类第一张黑洞照片,来自M78不对,是M87星系。实际上,M87中心黑我就奇了怪了,这个星系为何只有一条旋臂?简介WilliamHerschel发现的星系NGC4618位于猎户座,是仅有的三个独臂星系之一,直径约占银河系13。科学家在研究它独臂的原因过程中提出,独臂或为邻近星系与其相互作用月球第谷环形山的细节被揭示强大的新雷达技术将揭示太阳系的秘密美国国家科学基金会(NSF)的绿岸天文台(GBO)和美国国家射电天文台(NRAO)以及雷神情报与航天公司(RIS)发布了一张新的高分辨率月球图像,这是使用绿岸射电天文望远镜(GBT美国宇航局为即将到来的月球车选择了一个真正的最佳着陆点这款名为VIPER的四轮月球车,将用100天的时间搜寻月球上的冰和其他资源的迹象。经过深思熟虑,美国宇航局(NASA)为即将到来的阿尔特弥斯月球车任务选择了一个有趣的地点月球南极附
什么是强力?量子色动力学这样回答一个氦原子核由两个质子和两个中子组成,如果我们简单做一下计算,会发现两个质子相互排斥的电磁力大约为100牛,相当于在地球表面举起一个10千克的物体。这在原子层面是一种巨大的力量,在科学家发现了数亿年前不该有的东西,人类是否需要开始警惕了人类发展的历史已经有好几百万年了,有很多的传说都值得人们去探究,不过随着现在人类科技水平的不断提高,对于好几亿年前不该有的东西到底有什么呢?在三叶虫的化石上面发现了神秘的脚印,让人地球上还有活着的恐龙,刚果恐龙尼斯湖蛇颈龙或真实存在恐龙作为地球的霸主生活在古代,但它们已经灭绝了。但是在现代,全世界都有恐龙的谣言。其中,长白山天池的怪兽是世界知名的科楼龙,但地球上有活着的恐龙吗?在刚果河,发现了一只还活着的史前已知宇宙中最大的恒星是哪一颗?人类的飞行器绕它飞一圈要多久?已知宇宙中最大的恒星是哪一颗?人类的飞行器绕它飞一圈要多久?在回答问题之前,我们需要简单科普一下,科学家是怎么测量恒星的大小的,否则的话,不免会给人一种口说无凭的感觉。对于同一个物华林科纳关于氮化镓的深紫外增强湿法化学蚀刻的研究报告本文探讨了紫外辐照对生长在蓝宝石衬底上的非有意掺杂n型氮化镓(GaN)层的湿法化学刻蚀的影响。实验过程中,我们发现氮化镓的蚀刻发生在pH值分别为21和1115的磷酸水溶液和氢氧化钾湖南发现了亿万年的化石我们的地球在亿万年前曾经还是一片汪洋大海,陆地面积非常少,大多是原始森林多,各种生物也比较少少。生活在地球上的只有恐龙和海洋里的原始鱼类了,后来人们经过挖掘和发现各种活化石,才了解物理学家首次在原始汤中发现神秘的X粒子一种被认为在宇宙大爆炸后短暂存在过的神秘粒子,现在首次在原始汤中被发现。上图大型强子对撞机的紧凑型介子电磁探测器的一部分。具体来说,是在一种被称为夸克胶子等离子体的介质中,这种介质海水为何浇不灭海底火山?火山爆发又会带来什么危害?你知道海底火山爆发是什么样的吗?1963年10月15日,一只渔船在冰岛南部,突然遭遇了一场巨大的海底火山,从海底爆发出一道巨大的烟柱,像一条灰白色的巨龙,从海底腾空而起,上升到距离真正的流星,星系中高速奔跑的恒星我像流星一样看到你的荣耀。这位索尔兹伯里伯爵在莎士比亚的理查德二世中沉思未来时如是说。在英国文艺复兴时期,人们认为流星是从天而降的流星和灾难的预兆。但到了19世纪末,科学家们发现了全球70亿人口全部穿越回白垩纪,能否重建人类文明?假如全球70亿人类返回恐龙生存的白垩纪,只携带少量的食物和日常用品,凭借超高的智慧,人类是否可以再次成为食物链顶端的生物呢?还是会败给恐龙,在恐龙的阴影下苟且偷生呢?今天我们就来讨物理学家创造永恒的气泡维持了465天在近期的一项研究中,科学家使一个气泡保持了惊人的465天,创造了此类物体的世界纪录。吹肥皂泡是一件能让大人和小孩都感到开心的事情,也许是因为这些泡泡本质上是短暂的,几秒钟,最多几分