维度网讯，新加坡国立大学（NUS）的研究人员创建了一种能够主动测试自身硬件完整性的量子随机数生成器（QRNG）芯片，这是首次超越对制造商认证的依赖。相关成果6月5日发表在《PRX Quantum》上。

每个加密密钥和安全交易都依赖于不可预测的随机数，但迄今为止，所有随机数生成器都要求用户信任底层硬件不会被攻破。随着量子计算的发展，这可能成为一个关键漏洞。由设计与工程学院副教授Charles Lim领导的NUS团队构建的这款芯片，能够实时验证自身测量硬件，即使面对具有量子计算能力的攻击者也能提供安全保证。

该芯片的探测器效率达到69.1%，当前数据率为64比特/秒，低于传统可信设备QRNG超过100千兆比特/秒的数据率。但团队预计，通过已开发的升级光电二极管，可实现五个数量级的提升，达到68兆比特/秒，从而巩固其在各领域安全系统中的集成潜力。这一创新解决了所有随机数生成器（无论是经典还是量子）中长期存在的漏洞，即测量硬件的可信度此前是假设而非验证的。与以往设计不同，该QRNG采用了测量设备无关（MDI）协议，将信任负担从探测器本身转移到输入光信号上。芯片制备已知量子光态，并用片上探测器进行测量，然后将输出与理论预测进行比较，本质上每次操作都进行自校准。如果探测器性能偏离预期，系统将停止，防止释放可能受损的随机数。

该芯片采用标准八英寸晶圆工艺制造，在室温下运行。片上探测器总效率达到69.1%，高于协议最低阈值67%。该芯片实现了最高示范芯片级安全性，即使面对潜在的量子装备攻击者，这是经典测试无法应对的威胁。

“量子随机数生成器中的测量单元传统上很难表征，导致其实际可靠性难以保证，”Lim副教授说。“我们的解决方案消除了在使用过程中信任该单元按指定方式运行的需要。”

与NUS孵化的量子通信公司Squareroot8 Technologies的合作，对协议设计和后续安全认证都至关重要，凸显了从学术研究到商业应用的直接路径。Lim副教授表示，该芯片为将实用的自测试量子随机数生成器集成到紧凑、安全的系统中铺平了道路。

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