物理随机数发生器设计取得突破性进展

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物理随机数发生器设计取得突破性进展

北京师范大学物理系李晓文博士与马里兰大学同事合作，最近在物理随机数发生器设计方面取得了突破性进展。她们设计了一个多通道、互相独立的、高速物理随机数发生器，利用超发光二极管放大自发辐射的宽频光学噪声，通过两个透过率互不重叠的光学滤波器分出两路信号，每个通道的比特率可以达到10G/s。利用这种并行随机比特的方法同时产生多个比特，极大地提高了随机数发生器的产生速率及升级能力。相关研究发表在近期《光学快讯》期刊上。

此前，人们曾提出了代数（软件方法）及基于元胞自动机（硬件方法）的并行伪随机数发生器。李晓文等第一次证明，从单个光噪声源，不需外部光学放大及增益，即可同时得到多个独立的比特流。这是迄今为止第一个并行输出的物理真随机数系统，向基于芯片的超快并行物理随机数发生器迈出了重要一步。另外，通过使用更多的滤波器，并行输出的通道数目最少可以达到20个，累计比特率可以达到200G/s。

随机数发生器在商业及科学领域有广泛的应用，包括安全密钥的产生、通讯、博弈及蒙特卡洛计算。高性能计算机并行计算提出了使用并行随机数的需求，该方案采用了商品化光电器件，很容易集成化为芯片，以制作为计算机应用的高性能的随机数发生器。

日前，专门介绍科学中New insight的美国媒体《VerticalNews》撰文对该项研究成果进行了报道（http://electronics.verticalnews.com/articles/5117861.html）。（来源：北京师范大学）