国内首款！问天量子发布量子随机数芯片：通过国密局检测

安徽问天量子科技公司近期宣布了一项重大突破，正式推出了其自主研发的WT-QRNG300量子随机数芯片。这款芯片已通过国家密码管理局商用密码检测中心的严格测试，成为业界首个获得商密报告认证的量子随机数芯片产品。

WT-QRNG300芯片的核心竞争力在于其采用的量子隧穿效应技术。通过该技术，芯片能够生成包含量子力学内禀随机性的真随机数，这些随机数具有极高的不可预测性，为密码技术的安全性提供了坚实的基础。问天量子表示，这一创新不仅提升了随机数生成的质量，还进一步巩固了信息安全的防线。

在体积与性能方面，WT-QRNG300芯片展现出了卓越的优势。芯片裸片尺寸仅为1.3*1.7毫米，经过LGA8工艺封装后，整体尺寸也控制在5.8*5毫米左右。这样的小巧设计，加之其低功耗、高性能的特点，使得该芯片能够轻松适配电力、通信、金融、物联网、车联网等多个行业领域，为这些领域的信息安全保驾护航。

随着量子计算技术的迅猛发展，传统密码体系正面临着前所未有的挑战。量子计算机的强大算力使得传统密码破解变得异常容易，例如，分解一个300位的大数在量子计算机上仅需1秒，而经典计算机则需要长达15万年的时间。这一现状促使业界加速寻找新的密码技术，而量子随机数芯片正是其中的重要一环。

作为量子信息产业化领域的领军企业，问天量子自2009年成立以来，一直专注于量子保密通信技术的研发与创新。公司不仅成功研制了一系列量子密码产品，如量子保密通信终端设备、量子密码应用设备及量子密码网络运行维护系统等，还广泛应用于国防、政务、金融、电力等国家关键领域，为国家的信息安全提供了有力的支撑。

2021年，国家工信部官方网站正式发布实施国内首个量子随机数相关行业标准《基于BB84协议的量子密钥分发(QKD) 用关键器件和模块第3部分：量子随机数发生器(QRNG)》，适用于量子随机数发生器。该标准由国盾量子、中国信息通信研究院、中国电科、国科量子、华为、中兴、北京邮电大学、山东量科、九州量子、济南量子技术研究院等参与编制。

2021年5月，国内首批量子通信相关标准《量子密钥分发(QKD)系统技术要求》及《量子密钥分发(QKD)系统测试方法》经国家工信部批准实施。

按照发展历程，量子随机数发生器可分为：基于单光子探测技术的量子随机数发生器、基于真空涨落的量子随机数发生器、基于激光器相位噪声的量子随机数发生器。

其中，基于单光子源产生量子随机数是最早的量子随机数发生器方案。一个最简单的QRNG 方案如下所示，单光子经过一个50:50的分束器后，在两条不同的路径上进行单光子水平的探测，就可以得到量子随机数。但是理想的单光子很难被制备，鉴于单光子探测方案受限于单光子的产生与探测，人们开始考虑其它有潜力进一步提高产生速率的随机数产生方法，包括将真空涨落、激光器相位噪声应用于量子随机数发生器。

此外，还可按照对设备的信任程度和窃听者拥有的能力将量子随机数发生器分成三类：

第一类是设备受信任量子随机数发生器，这类发生器通常不考虑恶意攻击者的存在，即设备完全受到信任并可以被准确刻画，产生的随机数可能会有安全问题；第二类是设备无关量子随机数发生器，即使设备完全不受信任，也能产生安全的随机数；第三类是半设备无关量子随机数发生器，介于前两类之间。

早期的单光子探测方案只能实现1Mbps的速度，该方案最快也不过180Mbps，2010年之后利用真空涨落和激光相位噪声方案突破了1Gpbs，目前的高速量子随机数发生器基本上都是激光相位噪声方案。

2015年6月，中科大潘建伟、张军等和英国牛津大学的同事合作，实验实现了极限值为68Gbps的高速量子随机数发生器。2017年12月，中国电子科技集团公司再次刷新世界纪录，其研制的高速量子随机数发生器实时产生速率超过5.4Gbps，极限值突破117Gbps。

而在实际应用中，量子随机数发生器的性能主要取决于实时速率。2021年1月，由俄罗斯国立科技大学(NUST MISiS)、俄罗斯量子中心、牛津大学、伦敦大学金史密斯学院和柏林自由大学组成的一个国际研究小组宣布实现有史以来最快的量子随机数发生器，虽然极限值没有刷新世界纪录，但是实时速率达到了8.05Gbps。