瑞士研究人員聲稱，他們利用兩塊量子超導晶片、一根30米長的導管以及相應軟體，成功構建出一款完美隨機數生成器。研究人員表示，該裝置可用於生成加密密鑰，或為彩票、區塊鏈等應用提供"公共隨機性服務"。
不過，提出類似主張的研究團隊並非只有他們一家。
大多數隨機性來源都存在一定偏差。例如，硬幣或骰子往往會偏向某一面。蘇黎世聯邦理工學院（ETH Zurich）研究團隊負責人之一安德烈亞斯·瓦爾拉夫（Andreas Wallraff）表示："即便是基於量子力學效應的現代隨機數生成器——例如利用光子在分束器上的反射——也並非完全不受系統誤差或'偏差'的影響。"
純粹基於軟體的偽隨機數生成器中同樣存在此類偏差問題。這已在物聯網設備及WhatsApp等應用中引發過安全漏洞。
為解決上述問題，研究團隊搭建了兩塊超導量子晶片，每塊晶片代表一個量子比特，並將其冷卻至接近絕對零度。兩塊晶片通過一根同樣經過低溫冷卻的30米長微波導管相連，在兩者之間傳播的微波光子由此形成量子糾纏狀態。
該過程產生的結果隨後經由一種特殊算法處理，從而生成真正完美的隨機數序列。另一位團隊負責人雷納托·雷納（Renato Renner）表示："最終生成的0和1序列是真正完美的隨機序列，我們甚至可以對此加以認證。這一技術突破使我們能夠創造出永遠保持完美隨機性的隨機數。"
研究團隊本周在《自然》雜誌上發表了題為"實驗性隨機性放大"的論文，正式公布了上述研究成果。
Q&A
Q1：什麼是量子隨機數生成器？它和普通隨機數生成器有什麼區別？
A：量子隨機數生成器利用量子力學原理產生隨機數，而普通隨機數生成器通常是基於數學算法的偽隨機數生成器。偽隨機數生成器存在一定規律性，可能被預測，也容易受到系統誤差影響。量子隨機數生成器則利用量子糾纏等物理現象，理論上可以產生真正無規律、不可預測的隨機數序列，安全性更高，更適合用於加密密鑰生成等對隨機性要求嚴格的場景。
Q2：瑞士研究團隊的量子隨機數生成器具體是如何工作的？
A：該裝置由兩塊超導量子晶片組成，每塊晶片代表一個量子比特，被冷卻至接近絕對零度。兩塊晶片通過一根30米長、同樣經過低溫冷卻的微波導管相連，其間傳播的微波光子形成量子糾纏狀態。產生的結果再經由特殊算法處理，最終輸出經過認證的完美隨機數序列，確保其隨機性在理論上永久有效。
Q3：這種完美隨機數生成器有哪些實際應用場景？
A：根據研究團隊介紹，該裝置可用於多個對隨機性要求極高的領域。首先是網路安全領域，可用於生成高強度加密密鑰，有效防止密鑰被預測或破解；其次可作為公共隨機性服務平台，為彩票開獎提供公正透明的隨機結果；此外還可應用於區塊鏈領域，為智能合約或去中心化應用提供可信的隨機數來源，提升系統公平性與安全性。
