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科學探索：以超快速度產生隨機數的激光係統
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科學探索：以超快速度產生隨機數的激光係統
圖片來源：NTU Singapore
一個科學家國際團隊開發了一種可以以比當前技術快100倍的速度生成隨機數的係統，從而為如今數字互聯世界中更快、更便宜且更安全的數據加密技術提供了支持。
這個隨機發生器係統由南洋理工大學、耶魯大學和都柏林三一學院的研究人員共同開發，由南洋理工大學製造完成。
隨機數有多種用途，比如在網上銀行和電子商務等日常交易中生成數據加密密鑰和一次性密碼（OTPs），以增強其安全性。
該係統利用一個帶有特殊沙漏形腔體的激光器產生隨機圖案，這些圖案由光線在腔內相互反射和相互作用形成。通過讀取圖案，係統即時生成許多隨機數序列（見圖1）。
研究人員發現，和雪花一樣，由於光線在空腔中如何反射和相互作用的不可預測性，使用該係統生成的任何兩個數字序列都不相同。
係統中使用的激光波長約一毫米，比大多數常用激光的波長要小。同時它也很節能，可以在任何家庭電源插座上使用，因為它隻需要1安培的電流。
激光係統樣機特寫圖片來源：NTU Singapore
在2021年2月26日發表在世界領先科學期刊Science上的研究中，研究人員通過兩項測試驗證了隨機數生成器的有效性，其中一項測試結果由美國國家標準與技術研究所（US National Institute of Standards and Technology）發布。
研究團隊已經證明，南洋理工大學製造的隨機數生成器比現有的同類技術更快、更安全，在越來越依賴線上交易的當今世界，可以更好地保護用戶的數據。
南洋理工大學電機與電子工程學院、物理與數學科學學院以及光子學研究所的Wang Qijie教授帶領了南洋理工大學參與了這次國際團隊研究，他說：“目前由計算機運行的隨機數發生器既便宜又有效，但是它們很容易受到攻擊，因為如果黑客破解了用於生成數字的算法就可以預測數字序列。我們的係統更安全，因為它使用了一種不可預測的方法來生成數字，使得即使是擁有相同設備的人也無法複製。”
南洋理工大學物理與數學科學學院的研究員Zeng Yongquan博士共同設計了激光係統，他說：“我們的係統性能超過了目前的隨機數生成器，因為這種方法可以以更快的速度同時產生更多的隨機信息序列。”。
圖片來源：激光係統基本結構
該激光係統可以每秒生成約250兆字節的隨機比特，比當前基於計算機的隨機數生成器快上百倍。
以它的速度，這個係統隻需要大約12秒就可以生成一個隨機數體，這個隨機數體的大小相當於世界上最大的圖書館——美國國會圖書館的信息量。
在闡述未來工作時，研究小組表示正致力於將該技術投入實際應用，基本思路是將激光整合到一個小型芯片中，使產生的隨機數可以直接輸入計算機。
翻譯：柯丹寧
審校：張和持
引進來源：南洋理工大學（Nanyang Technological University）
引進鏈接：https://phys.org/news/2021-02-scientists-laser-random-ultrafast.html
本文來自：環球科學
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圖片來源：NTU Singapore
一個科學家國際團隊開發了一種可以以比當前技術快100倍的速度生成隨機數的係統，從而為如今數字互聯世界中更快、更便宜且更安全的數據加密技術提供了支持。
這個隨機發生器係統由南洋理工大學、耶魯大學和都柏林三一學院的研究人員共同開發，由南洋理工大學製造完成。
隨機數有多種用途，比如在網上銀行和電子商務等日常交易中生成數據加密密鑰和一次性密碼（OTPs），以增強其安全性。
該係統利用一個帶有特殊沙漏形腔體的激光器產生隨機圖案，這些圖案由光線在腔內相互反射和相互作用形成。通過讀取圖案，係統即時生成許多隨機數序列（見圖1）。
研究人員發現，和雪花一樣，由於光線在空腔中如何反射和相互作用的不可預測性，使用該係統生成的任何兩個數字序列都不相同。
係統中使用的激光波長約一毫米，比大多數常用激光的波長要小。同時它也很節能，可以在任何家庭電源插座上使用，因為它隻需要1安培的電流。
激光係統樣機特寫圖片來源：NTU Singapore
在2021年2月26日發表在世界領先科學期刊Science上的研究中，研究人員通過兩項測試驗證了隨機數生成器的有效性，其中一項測試結果由美國國家標準與技術研究所（US National Institute of Standards and Technology）發布。
研究團隊已經證明，南洋理工大學製造的隨機數生成器比現有的同類技術更快、更安全，在越來越依賴線上交易的當今世界，可以更好地保護用戶的數據。
南洋理工大學電機與電子工程學院、物理與數學科學學院以及光子學研究所的Wang Qijie教授帶領了南洋理工大學參與了這次國際團隊研究，他說：“目前由計算機運行的隨機數發生器既便宜又有效，但是它們很容易受到攻擊，因為如果黑客破解了用於生成數字的算法就可以預測數字序列。我們的係統更安全，因為它使用了一種不可預測的方法來生成數字，使得即使是擁有相同設備的人也無法複製。”
南洋理工大學物理與數學科學學院的研究員Zeng Yongquan博士共同設計了激光係統，他說：“我們的係統性能超過了目前的隨機數生成器，因為這種方法可以以更快的速度同時產生更多的隨機信息序列。”。
圖片來源：激光係統基本結構
該激光係統可以每秒生成約250兆字節的隨機比特，比當前基於計算機的隨機數生成器快上百倍。
以它的速度，這個係統隻需要大約12秒就可以生成一個隨機數體，這個隨機數體的大小相當於世界上最大的圖書館——美國國會圖書館的信息量。
在闡述未來工作時，研究小組表示正致力於將該技術投入實際應用，基本思路是將激光整合到一個小型芯片中，使產生的隨機數可以直接輸入計算機。
翻譯：柯丹寧
審校：張和持
引進來源：南洋理工大學（Nanyang Technological University）
引進鏈接：https://phys.org/news/2021-02-scientists-laser-random-ultrafast.html
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