近年来，我国在量子计算、量子通信领域不断取得重大突破，尤其是在国宝级科学家潘建伟院士的带领下，量子通信更是走在了世界前列。

近日，中国科学技术大学潘建伟院士团队联合浙江大学，通过研制硅基光子集成芯片和优化实时后处理，实现了迄今最快的实时量子随机数发生器，速率高达18.8Gbps。

随机数是一种重要的基础资源，在信息安全、密码学、科学仿真等众多领域以及日常生产生活中，都有着广泛的应用需求。

量子随机数发生器是基于量子物理原理产生真随机数的系统，具有不可预测性、不可重复性、无偏性等特征，是量子通信系统中的关键核心器件。

2014年，我国科研团队首次提出基于外部时钟参考的单光子到达时间测量方案，量子随机数发生器速率达100Mbps。

2015年，我国实现基于激光相位波动的高速量子随机数产生方案，2016年又研制了实时速率达3.2Gbps的量子随机数发生器。

不过，之前的量子随机数产生方案存在难以高度集成的缺点。

为此，

科研团队进一步发展了基于真空态涨落的高速量子随机数产生方案，并完成相关实验验证，实现高集成度的同时，大大提升了量子随机数发生器的实时生成速率，为开发低成本商用量子随机数发生器单芯片奠定了坚实的技术基础。

上述研究成果已经以“封面论文”的形式，发表于《应用物理快报》。

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虽然看的是汉字文章，却像在看天书。

量子科技是什么？

量子信息技术是量子物理与信息科学交叉的新生学科，其物理基础是量子力学。而量子力学则是在1920年由爱因斯坦等科学家首次创立。

自从问世以来，量子科学已经先后孕育出原子弹、激光、核磁共振等新技术，成为20世纪最重要的科学发现之一。

进入21世纪，量子科技革命的第二次浪潮即将来临。

第二次量子科技革命将催生量子计算、量子通信和量子测量等一批新兴技术，将极大地改变和提升人类获取、传输和处理信息的方式和能力。

其中，量子通信是较为重要的安全技术，它利用量子态作为信息载体来进行信息交互的通信技术，利用单个光量子不可分割和量子不可克隆原理的性质，在原理上确保非授权方不能复制与窃取量子信道内传递的信息，以此保证信息传输安全。

光大证券分析师姜国平、卫书根认为，人类对量子世界的探索已经从单纯的“探测时代”走向主动“调控时代”。

基本原理

量子信息的三大基本原理：量子比特、量子叠加、量子纠缠。

量子比特：比特是经典计算机信息的基本单元，要么0，要么1。量子比特是量子计算机的最小储存信息单位，一个量子比特可以表示0也可以表示1，更可以表示0和1的叠加，即可处在0和1两种状态按照任意比例的叠加，因此，量子比特包含的信息量远超过只能表示0和1的经典比特（下图）。

量子叠加：就是指一个量子系统可以处在不同量子态的叠加态上。著名的“薛定谔的猫”理论曾经形象地表述为“一只猫可以同时既是活的又是死的”。

量子纠缠：两个量子纠缠在一起时，其中一个会影响另一个，并且与距离等因素没有关系。简而言之，两个量子无论离得多远，都能产生一种关联性的互动。

多重要？

量子技术研究已成为当前世界科技研究的一大热点。国际社会纷纷加大研发力度和投入，力争抢占技术制高点。

日本2013年就计划未来10年投入400亿日元研发量子信息技术。英国2014年设立“国家量子技术计划”，每年投资2.7亿英镑用于建立量子通信、传感、成像和计算四大研发中心。欧盟2016年宣布了预算10亿欧元、为期十年的“量子技术旗舰计划”。

目前，全球量子技术最领先的是美国，近十年来每年投入约2亿美元用于各细分领域的研究，2018年还几乎在十年内拨款12.75亿美元全力推动量子科学发展。

目前，产业资本纷纷加快在量子信息领域的布局。光大证券预计，该行业将进入一个从0到1的快速发展时期。

三大领域：计算、通信、测量

1981年，诺贝尔物理学家费曼首次提出量子计算机的概念。从首次提出到现在，量子计算理论已经发展了30多年。

费曼指出，通过应用量子力学效应，能大幅提高计算机的运算速度，经典计算机需要几十亿年才能破译的密码，量子计算机在20分钟内就能破译。

文章来源：《量子电子学报》 网址: http://www.lzdzxbzz.cn/zonghexinwen/2021/0707/1103.html

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