幾經(jīng)波折終成功，全球首款真空噪聲量子隨機(jī)數(shù)芯片研制成功

單比特頻數(shù)檢測(cè)通過(guò)，塊內(nèi)頻數(shù)檢測(cè)通過(guò)，累加和檢測(cè)通過(guò)……看到各項(xiàng)數(shù)據(jù)測(cè)試均成功通過(guò)，研發(fā)人員的心情無(wú)比興奮：“居然研制成功了！從來(lái)沒(méi)人做出來(lái)的方案，僅僅一厘米！”

近日，北京經(jīng)開(kāi)區(qū)企業(yè)北京中科國(guó)光量子科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)國(guó)光量子）研制成功全球首款真空噪聲量子隨機(jī)數(shù)芯片。國(guó)光量子相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，這意味著中國(guó)的量子隨機(jī)數(shù)芯片化正式成功，也標(biāo)志著中國(guó)的量子安全產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了新階段。

幾經(jīng)波折終成功

量子隨機(jī)數(shù)是量子通信兩大核心產(chǎn)品之一，量子通信兩大核心產(chǎn)品包括量子密鑰分發(fā)設(shè)備和量子隨機(jī)數(shù)源，經(jīng)過(guò)十幾年產(chǎn)業(yè)發(fā)展均已基本成熟走向全面應(yīng)用。但由于極高的科技門(mén)檻，目前全世界僅有五六家企業(yè)能推出量子通信產(chǎn)品，而推出的產(chǎn)品往往需要其相關(guān)產(chǎn)品做配套才能正常使用,量子通信產(chǎn)業(yè)上下游產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展較為緩慢,從而減緩了量子通信產(chǎn)品的推廣和使用。

針對(duì)技術(shù)難度大、成本高昂難以被接受、使用復(fù)雜需要太多環(huán)節(jié)配合等問(wèn)題,國(guó)光量子展開(kāi)了系列攻關(guān)。其中面臨的問(wèn)題都是世界級(jí)難題，沒(méi)有其他科研團(tuán)隊(duì)交流碰觸，沒(méi)有現(xiàn)成的理論和經(jīng)驗(yàn)可以參考，國(guó)光量子的科研人員就充分調(diào)研現(xiàn)有工藝，認(rèn)真推敲嚴(yán)密設(shè)計(jì)，歷經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)，最終成功研制出了只有一厘米的真空噪聲量子隨機(jī)數(shù)芯片。

“之前只有極少量的頂級(jí)科技企業(yè)才能推出的量子隨機(jī)數(shù)源，基本上是幾十厘米長(zhǎng)、幾十厘米寬,成本按十萬(wàn)元計(jì)算。而此次國(guó)光量子推出的量子隨機(jī)數(shù)，所有外圍加起來(lái)不超過(guò)四厘米,關(guān)鍵部件只有一厘米,徹底的芯片化和低成本化,對(duì)標(biāo)傳統(tǒng)隨機(jī)數(shù)不改接口,直接替代。”國(guó)光量子相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹道。

打開(kāi)產(chǎn)業(yè)新局面

何謂真空噪聲？我們所在的宇宙有著大范圍的真空，很多人認(rèn)為真空里就是什么都沒(méi)有，然而量子力學(xué)告訴我們真空不僅不空還存在著極大量的物質(zhì)場(chǎng)，只不過(guò)我們看不到。

不空的真空,負(fù)能量粒子的海洋,國(guó)光量子正是利用該原理研制出了量子隨機(jī)數(shù)芯片。“真空充滿(mǎn)了各種基本粒子場(chǎng)的狂熱躁動(dòng),采取特殊模式才可以看到這種躁動(dòng)。這種躁動(dòng)是完全隨機(jī)的,無(wú)法被預(yù)測(cè),用它來(lái)產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù),是完全的隨機(jī)數(shù)。”國(guó)光量子相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，這種躁動(dòng)還有大量好處，比如躁動(dòng)的頻譜很平，沒(méi)有哪個(gè)頻率有特殊，還有躁動(dòng)的頻率覆蓋所有頻段，也就是通信里所講的帶寬是無(wú)窮的，“平滑而且水平的頻譜和無(wú)窮的帶寬,做通信的人太喜歡了,國(guó)光量子用了一款小小的芯片將其讀了出來(lái)并且做出了真隨機(jī)數(shù)。”

量子隨機(jī)數(shù)芯片的研制成功,將大大加速量子通信產(chǎn)品的應(yīng)用推廣,體積大幅下降了,復(fù)雜度大幅減小了,對(duì)使用環(huán)境也基本沒(méi)要求了,成本也大幅壓縮了,量子科技產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程將大幅加快。而隨著量子隨機(jī)數(shù)芯片的研制成功，很多量子隨機(jī)數(shù)有望從鼓勵(lì)使用逐步變?yōu)閺?qiáng)制使用，至少會(huì)從個(gè)別行業(yè)慢慢開(kāi)始，前景非常廣闊，進(jìn)而量子安全產(chǎn)業(yè)也將迎來(lái)大變局。