科學家開發新型鑽石激光系統 能產生具有隨機偏振狀態的光脈沖

據外媒報道,隨機性看似簡單,但在經典物理學中基本沒有這樣的事情–如果有足夠的信息,幾乎所有的事情都可以在理論上預測。要想實現真正的隨機性,需要轉向量子物理學的「詭異」世界,現在科學家們已經做到了這一點,他們根據鑽石量子振動的真正隨機性創造了安全的加密密鑰。

科學家開發新型鑽石激光系統  能產生具有隨機偏振狀態的光脈沖

對於大多數日常使用,我們不完美的隨機性方法都能正常工作。拋硬幣、擲骰子和軟件隨機數生成器可以為游戲、賭博和計算機算法提供服務,但從技術上講,它們並不是真正的隨機–它們之所以看起來是隨機的,只是因為我們作為觀察者沒有掌握所有的信息。

所以,舉例來說,如果你知道骰子在桌子上彈跳和滾動的確切路徑,以及它們背後的力量、骰子的重量、氣壓等,就有可能預測骰子的結果。當然,在骰子桌上的賭客知道所有這些信息的危險性並不大,但在高風險的通信加密世界中,偽隨機化是一種風險。

不過真正的隨機性並非不可能。它可以在量子物理學領域找到,因為在事件發生之前,關於事件的信息從字面上看是不存在的。像原子的核衰變這樣的現象基本上是隨機的,無法預測,所以科學家們開始利用這些事件的時間來創造系統中更多真正的隨機性。

在新研究中,麥考瑞大學的科學家們開發了一種新的方法來更直接地挖掘這種量子隨機性。該團隊的新型鑽石激光系統能產生具有真正隨機偏振狀態的光脈沖,這要歸功於鑽石晶格中碳原子的量子振動。

光脈沖的隨機偏振已經在使用,但通常量子隨機性首先從另一個來源,如放射性衰變事件,然後映射到激光偏振上。新的設備原生地執行該功能,簡化了系統。更好的是,它還可以在室溫下工作,不像其他這種工作的材料需要冷卻到低溫。

「這是一種產生量子隨機性的全新工具,」該研究的首席研究員Doug Little說。「我們希望這種類型的設備能夠為加密和量子模擬等領域的終端用戶提供一種簡化和增強其技術的新選擇。」

該研究發表在《Optics Express》雜志上。

來源:cnBeta