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中国科大实现设备无关量子随机性扩展实验

发布时间:2021-04-15 19:12编辑:小狐阅读: 611次 手机阅读

IT之家 4 月 15 日 据中国科大网站,近日,中国科学技术大学教授潘建伟等采用不同的理论方法,在国际上首次实现了设备无关的量子随机性扩展,为设备无关量子随机数的实用化发展奠定了坚实基础。

中国科大实现设备无关量子随机性扩展实验(图1)

图文无关

IT之家了解到,相关的研究成果近日分别发表于《自然・物理学》和《物理评论快报》上。

据介绍,潘建伟团队和合于 2018 年首次实验实现了设备无关的量子随机数产生,文章发表在《自然》Nature 杂志。但是在此实验方案中,随机数产生过程中消耗的随机性远远大于产出。随机数产生的不可持续性阻碍了其在实际应用中的推广。

针对这一问题,潘建伟团队及其合们设计并实现了设备无关的量子随机性扩展。他们与约克大学 Roger Colbeck 教授合作,在基于熵累积理论的实验中,约在 19.2 小时内实现了 2.57×108 比特的随机性净增加。英国 Bristol 大学的 Paul Skrzypczyk 博士在《自然・物理学》的 News & Views 栏目撰文评价该工作“毫无疑问了最高质量的随机数,是量子技术快速发展的一个里程碑”

同时,潘建伟团队等与清华大学马雄峰教授团队合作,在基于量子概率估计方法的实验中,约在 13.1 小时内实现了 1.08×108 比特的随机性净增加。该工作被《物理评论快报》审稿人给予高度认可,评论为“量子随机数产生 / 随机扩展领域中的开创性工作”

中国科大表示,两项研究成果分别使用不同的理论方案各自独立完成,为未来设备无关量子随机数的商业化与实用化奠定基础。

本文相关词条概念解析:

量子

量子(quantum)是现代物理的重要概念。最早是M普朗克在1900年提出的。他假设黑体辐射中的辐射能量是不连续的,只能取能量基本单位的整数倍。后来的研究表明,不但能量表现出这种不连续的分离化性质,其他物理量诸如角动量、自旋、电荷等也都表现出这种不连续的量子化现象。这同以牛顿力学为代表的经典物理有根本的区别。量子化现象主要表现在微观物理世界。描写微观物理世界的物理理论是量子力学。量子一词来自拉丁语quantum,意为“有多少”,代表“相当数量的某物质”。在物理学中常用到量子的概念,指一个不可分割的基本个体。例如,“光的量子”是光的单位。而延伸出的量子力学、量子光学等更成为不同的专业研究领域。其基本概念为所有的有形物质是“可量子化的”。“量子化”指其物理量的数值是特定的,而不是任意值。例如,在(休息状态的)原子中,电子的能量是可量子化的。这决定原子的稳定和一般问题。在20世纪的前半期,出现了新的概念。许多物理学家将量子力学视为了解和描述自然的的基本理论。在量子出现在世界上100多年间,经过普朗克,爱因斯坦,斯蒂芬霍金等科学家的不懈努力,已初步建立量子力学理论。

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