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圖片來源：CC0 Public Domain
撰文 | Bob Yirka
翻譯 | 張宇哲
審校 | 董子晨曦
許多年來，計算機科學家一直在尋找一種能夠生成真隨機數的方法。但由於(yu) 硬件水平的限製，大多數家用和商用電腦中的隨機數生成器遠達不到“隨機”的標準。生成隨機數之所以重要，是因為(wei) 它構成了密碼學的基礎。在計算力足夠的前提下，黑客能夠破解這些由偽(wei) 隨機數編碼的信息。與(yu) 我們(men) 所處的自然世界不同，量子世界中存在許多真隨機事件，例如不可預測的光子行為(wei) 。
來自英國、德國和俄羅斯的一支研究團隊利用量子力學的不可預測性，製造了一部能夠生成真隨機數的裝置。在發表於(yu) 《物理評論快報》的論文中，他們(men) 描述了借助量子理論，開發了一款真隨機數生成器。
一種分束器，1：入射光；2: 50%透射光；3: 50%反射光。@ Tamasflex，wikimedia
該團隊製造的裝置由一個(ge) 通用分束器組成，分束器一個(ge) 輸入端為(wei) 激光，另一輸入端則為(wei) 空（即零信號）。隨後，他們(men) 利用兩(liang) 個(ge) 獨立的探測器測量出射光束。在這套裝置，每個(ge) 到達分束器的光子被透射或被反射的概率相等，這意味著兩(liang) 個(ge) 測量結果間的差值是不可預測的。因此，這一差值便是真“隨機”的。
隨機數生成器結構簡圖，VATT：可變光學衰減器；PD：光電二極管（用作探測器）；ADC：模數轉換器；FPGA：現場可編程門陣列。圖片來源於(yu) 論文。
研究人員通過測量了光子在到達分束器之前的狀態，進一步推進了這一研究。測量結果證實了由該設備產(chan) 生的數據的確是隨機的。最終，他們(men) 製造出的設備能夠以每秒8.05千兆比特的速度生成隨機數，且每組數據都證實是實時且隨機的。值得一提的是，該設備使用的全部是現有的技術。
原文鏈接：
https://phys.org/news/2021-01-unpredictable-nature-quantum-mechanics-random.html
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