量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器(QRNG)是一種基于量子物理原理產(chǎn)生真隨機(jī)數(shù)的系統(tǒng)。
傳統(tǒng)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器通常依賴于算法或經(jīng)典物理噪聲產(chǎn)生偽隨機(jī)數(shù),難以抵御日益復(fù)雜的攻擊手段,若隨機(jī)數(shù)生成規(guī)律被破解,將嚴(yán)重威脅加密算法、安全協(xié)議的安全性。量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器是利用量子物理原理產(chǎn)生真隨機(jī)數(shù),相較于傳統(tǒng)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器,具有隨機(jī)性更真實(shí)、不可預(yù)測(cè)性、無偏性、不可重復(fù)性等特點(diǎn)。
量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器分為全設(shè)備無關(guān)型、半設(shè)備無關(guān)型,其中半設(shè)備無關(guān)型量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器在安全性、隨機(jī)數(shù)生成速率、實(shí)用性等方面更有優(yōu)勢(shì)。根據(jù)技術(shù)方案不同,量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器分為基于單光子探測(cè)技術(shù)、基于真空漲落、基于激光器相位噪聲的量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器。隨著量子信息技術(shù)發(fā)展,量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器也逐漸實(shí)現(xiàn)迭代,產(chǎn)生速率不斷提高,現(xiàn)已經(jīng)超過100Gbps。
根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的《
2025-2030年量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器(QRNG)行業(yè)市場(chǎng)深度調(diào)研及投資前景預(yù)測(cè)分析報(bào)告》顯示,量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的真隨機(jī)數(shù)更難被破解,可用于在量子密鑰分發(fā)、信息安全、加密通信、模擬計(jì)算、生物仿真、密碼學(xué)等領(lǐng)域。
現(xiàn)有量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器存在成本高昂、體積龐大等問題,實(shí)際應(yīng)用受到限制,小型化是其目前重要研究方向。全球量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器研究機(jī)構(gòu)包括金史密斯大學(xué)、倫敦大學(xué)、俄羅斯量子中心、香港城市大學(xué)、上海交大等,其中香港城市大學(xué)蔡定平教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了基于超透鏡陣列的小型化高維量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器。
近年來,量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器商業(yè)化水平持續(xù)提高,國(guó)外供應(yīng)商包括瑞士IDQ公司、英國(guó)劍橋量子計(jì)算公司、英國(guó)Quantum Dice公司、德國(guó)InfiniQuant公司、美國(guó)Quantum Xchange公司等。我國(guó)量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器商業(yè)化水平與國(guó)際接近,主要供應(yīng)商包括國(guó)盾量子、合肥硅臻芯片、世融能量科技、神州國(guó)信量子、中創(chuàng)為量子、九州量子、循態(tài)量子、啟科量子等。
新思界
行業(yè)分析人士表示,目前量子技術(shù)正逐漸從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化,預(yù)計(jì)2024-2030年全球量子產(chǎn)業(yè)規(guī)模年增長(zhǎng)率將達(dá)40%以上。量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器作為量子技術(shù)的核心組件之一,市場(chǎng)空間將不斷擴(kuò)大,預(yù)計(jì)2028年全球量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器市場(chǎng)將突破百億美元。
近年來,我國(guó)也發(fā)布了多項(xiàng)量子隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),包括《基于BB84協(xié)議的量子密鑰分發(fā)(QKD)用關(guān)鍵器件和模塊 第3部分:量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器(QRNG)》、《器件無關(guān)量子隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器通用要求》等,為量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器研究和應(yīng)用提供了依據(jù)。
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