近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員胡墅、研究員郭敬為、研究員譚彥楠團(tuán)隊(duì)提出了一種基于隨機(jī)激光實(shí)現(xiàn)真隨機(jī)數(shù)生成的新方法。該方法利用仿生隨機(jī)激光相干模式作為物理熵源，實(shí)現(xiàn)了單通道隨機(jī)數(shù)瞬時(shí)速率初步達(dá)到40Gbps，為真隨機(jī)數(shù)的生成提供了新思路。相關(guān)成果發(fā)表在《光學(xué)快報(bào)》。
隨機(jī)數(shù)在安全通信、信息加密等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值。特別是在保證信息絕對(duì)安全的量子通信領(lǐng)域，真隨機(jī)數(shù)可以滿足量子密鑰分發(fā)的隨機(jī)要求，因此，真隨機(jī)數(shù)生成器在信息安全領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。光學(xué)真隨機(jī)數(shù)生成器利用高速光源產(chǎn)生真隨機(jī)數(shù)，具有信號(hào)加載速率快、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。近十幾年來(lái)，以混沌半導(dǎo)體激光器為典型熵源的光學(xué)真隨機(jī)數(shù)生成器發(fā)展較快。然而，受光源帶寬和空間通道數(shù)目的限制，混沌激光隨機(jī)數(shù)生成速率遇到了瓶頸，尋找新體制的光學(xué)真隨機(jī)數(shù)生成器成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。隨機(jī)激光的輸出模式具有隨機(jī)性，是一種潛在的優(yōu)質(zhì)隨機(jī)數(shù)物理熵源，然而，基于隨機(jī)激光生成真隨機(jī)數(shù)的研究尚處于起步階段。
本工作中，該團(tuán)隊(duì)提出一種基于隨機(jī)激光相干模式的隨機(jī)數(shù)生成新方法，將復(fù)刻有鮑魚殼內(nèi)表面類光柵溝槽結(jié)構(gòu)的聚二甲基硅氧烷作為散射襯底，結(jié)合羅丹明640染料作為增益介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了單通道前向和后向相干隨機(jī)激光的同時(shí)輸出，并且在光譜和時(shí)序上表現(xiàn)出激烈的模式競(jìng)爭(zhēng)，具備較強(qiáng)的隨機(jī)性。團(tuán)隊(duì)對(duì)隨機(jī)激光的時(shí)序變化進(jìn)行采樣，經(jīng)過(guò)三階差分計(jì)算、異或邏輯運(yùn)算等后處理過(guò)程，生成隨機(jī)數(shù)序列，瞬時(shí)速率初步達(dá)到40Gbps。研究發(fā)現(xiàn)，隨機(jī)比特滿足隨機(jī)分布、獨(dú)立性、無(wú)偏差等要求，證實(shí)了隨機(jī)數(shù)序列具有較高質(zhì)量。
本工作在生成隨機(jī)數(shù)方面具備可拓展的潛力，有望推動(dòng)隨機(jī)激光在隨機(jī)數(shù)生成領(lǐng)域中的應(yīng)用。
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