Tan generalizados como lo son en los usos cotidianos, como el cifrado y la seguridad, Los números digitales generados aleatoriamente rara vez son verdaderamente aleatorios.

Hasta aquí, solo voluminoso, Los generadores de números aleatorios cuánticos relativamente lentos (QRNG) pueden alcanzar niveles de aleatoriedad a la par con las leyes básicas de la física cuántica. pero los investigadores buscan hacer que estos dispositivos sean más rápidos y portátiles.

En Letras de física aplicada , Los científicos de China presentan el QRNG en tiempo real más rápido hasta la fecha para hacer que los dispositivos sean más rápidos y portátiles. El dispositivo combina un chip integrado fotónico de última generación con un posprocesamiento optimizado en tiempo real para extraer la aleatoriedad de la fuente de entropía cuántica de los estados de vacío.

"Recientemente, la tecnología de la fotónica cuántica integrada ha presentado ventajas significativas en términos de reducción de tamaño, ", dijo el autor Jun Zhang." En este trabajo, demostramos además que dicha tecnología podría utilizarse para ultrarrápidos, generación de números aleatorios cuánticos en tiempo real ".

La mayoría de los QRNG actuales utilizan componentes fotónicos y electrónicos discretos, pero la integración de dichos componentes dentro de un chip sigue siendo un desafío técnico.

"Los números aleatorios cuánticos son impredecibles, irreproducible e imparcial, cuya aleatoriedad proviene de la naturaleza intrínseca e indeterminista de la física cuántica, "Dijo Zhang.

El chip del grupo utiliza fotodiodos de indio-germanio-arseniuro y un amplificador de transimpedancia integrado en un chip fotónico de silicio que incluye varios acopladores y atenuadores. La combinación de estos componentes permite al QRNG detectar señales de una fuente de entropía cuántica con una respuesta de frecuencia significativamente mejorada.

"El punto sorprendente de nuestro trabajo es que el rendimiento de respuesta de alta frecuencia del chip integrado fotónico final es mejor de lo esperado, "Dijo Zhang.

Una vez que se detectan las señales de aleatoriedad, son procesados ​​por una matriz de puertas programables en campo, que extrae números verdaderamente aleatorios de los datos brutos. El dispositivo resultante puede generar números a casi 19 gigabits por segundo, que es un nuevo récord mundial. Los números aleatorios se pueden enviar a cualquier computadora a través de un cable de fibra óptica.

Arrancar, el chip del grupo mide solo 15,6 por 18,0 milímetros, significativamente más pequeño que la mayoría de los módulos o instrumentos QNRG actuales.

Zhang y el grupo esperan que su enfoque ayude a allanar el camino para que los QRNG se conviertan en una solución más práctica para dispositivos rápidos y compactos.

"Basado en nuestro trabajo actual, en el futuro, Desarrollaremos un chip único de QRNG de bajo costo con una velocidad de bits aleatoria moderada, al nivel de megabits por segundo, para usos comerciales, ", Dijo Zhang." Un solo chip de este tipo podría ser muy útil en diversos sistemas electrónicos que requieren números o señales aleatorios e incluso en teléfonos móviles para mejorar la seguridad ".