有史以来最快的随机数发电机

研究人员使用简单的激光建立了有史以来最快的随机数发电机。它利用光强度的波动来生成随机性 - 数据加密和科学模拟等应用中的令人垂涎的资源 - 并且可能导致足够小的设备以适应单个计算机芯片。

真正的随机性令人惊讶地难以进入。传统计算机中的算法可以在首先产生似乎随机的数字序列，但随着时间的推移，这些倾向于显示模式。这使得它们至少部分可预测，因此易于被解码。

为了使加密更安全，研究人员已经转向量子力学，物理学法保证了某些测量结果 - 例如当放射性原子衰减 - 真正随机。

挖掘量子随机性的流行方式是利用光子在激光器中使用的材料发出的波动。典型的激光器件旨在使这些波动最小化以产生稳定强度的光线：它们使光波在材料内部反弹以迫使其原子彼此同步地发射越来越多的光子。

但是对于随机数生成，研究人员的目标是相反的。 “我们希望随机波动强度，因此我们可以将强度数字化以产生随机数，”康涅狄格州耶鲁大学的应用物理学家惠曹说。

Cao和她的团队制作了激光材料 - 一个半透明的半导体 - 以蝴蝶结的形状。在散射梁出来之前，光子在船首弯曲的弯曲壁之间反弹。然后，研究人员可以用超快相机捕获光线。它们记录了254个独立像素的光输出，它们一起以大约250秒或250太赫兹的速率产生随机位。这是比以前的这种设备快的几个数量级，这一次只记录一个像素。他们的结果在2月25日在科学中报道。

本发明“代表了随机数发生器的性能的重大飞跃”，美国国家标准技术研究所的物理学家Krister Shalm表示，科罗拉多州博尔德博尔多院的物理学家。

最快的现有计算机具有在Gigahertz中测量的时钟速度，这对于充分利用Cao的设备的全功率来说太慢了。 通过使用更简单的光检测器而不是高速相机，可以使设置更小。 CAO说，这最终可能最终产生足够小的实用装置以适应单个计算机芯片。 这些可能具有有用的应用程序，例如在移动电话上的加密技术。