作為事關國家信息和國防安全的前沿技術,，量子通信此前已被正式寫入國家“十三五”規(guī)劃綱要，產業(yè)前景廣闊,。量子通信的核心是QKD——密鑰分發(fā)系統(tǒng),，而構成QKD的核心則是激光器、量子隨機數(shù)發(fā)生器和單光子探測器,。

九州量子北京研發(fā)中心正在這三個方向上尋找突破,。此前九州量子北京研發(fā)中心主任，英國牛津大學工程科學系博士黃蕾蕾在接受采訪時表示,，他們的目標是研發(fā)出世界上速率最快的量子隨機數(shù)發(fā)生器,，并持續(xù)優(yōu)化，將設備做得更小更便宜,。

量子隨機數(shù)生成器（以下簡稱發(fā)生器）在整個QKD系統(tǒng)中處于中間端,，起的作用是對激光器發(fā)射的單光子進行隨機數(shù)調制加密和解密，其關鍵作用不言而喻,。

用普通芯片做出現(xiàn)有量子同類產品相同性能

九州量子基于相位噪聲與真空漲落生產出兩種不同原理的產品。從一開始,，他們就瞄準高速,，準備做Gbps的速率。往高端化發(fā)展的同時,，也會針對不同的用戶需求推出不同檔次的產品,。

“高性能的產品，可能會用在一些大型服務器上,。而比較終端的一些設備,，用不了那么多隨機數(shù)，就可以使用成本第一點性能低一點的,，”北京研發(fā)中心的研發(fā)工程師張大鵬向我們介紹,。

要降低成本,，需要從源頭上的選型開始把握，然后優(yōu)化設計,，在這個過程中需要考慮到所用的物料,，還有生產制造過程。這需要熟悉整個流程,、有實際工程經驗,、了解采購渠道的工程師才辦得到。

在隨機數(shù)發(fā)生器中,，芯片其實發(fā)揮著重要作用,。目前關鍵芯片主要依賴國外進口，很多是限售品,，不僅成本貴,，而且難以大規(guī)模量產?！傲孔有畔㈩I域很多論文中使用的芯片在國際上實際對中國禁運,，而且不少關鍵器件雖然性能優(yōu)良但價格非常高。要實現(xiàn)真正的產業(yè)化,，就要用合理的成本,、通用的芯片和常見的器件實現(xiàn)滿足客戶需求的性能，甚至是一些和論文中類似的性能,。但不能一味追求性能指標的最高化,，那更多是學術上的要求。我們是沖著產業(yè)化來的,?！秉S蕾蕾說。

九州的目標是用市面上可以買到的普通芯片,，研發(fā)出一款穩(wěn)定的隨機數(shù)發(fā)生器,，同時保證性能不低于甚至優(yōu)于同類產品。

升級產品安全程度,，提高產品運行性能

據(jù)了解,，量子隨機數(shù)發(fā)生器主要由三個模塊組成：光源、光電探測器和數(shù)字電信號處理電路板,。

整個加密過程是這樣的：通過對光源的量子噪聲的探測,，將光信號轉換成為電信號。此后,，數(shù)字電信號處理電路板將電信號隨機轉換成以0和1表達的數(shù)字信號,，由FPGA進行實時數(shù)據(jù)后處理。

“初期的技術難關已經攻克了,，目前已經做出了產品樣機,。下一步考慮怎么樣把它小型化,，低成本化?！秉S蕾蕾博士向我們介紹,，“但我們同時也會往高端方向走，做更高安全等級的的量子隨機數(shù)發(fā)生器,，比如像源和測量器件無關的量子隨機數(shù)發(fā)生器,。“相較于國內高速量子隨機數(shù)發(fā)生器的研究領域,，九州量子已躋身眾多優(yōu)秀研究團隊的發(fā)展前列,。

據(jù)了解,，九州量子目前研制出的這款隨機數(shù)發(fā)生器運行速度頗佳,，同時它還具備工作環(huán)境簡單,、高可靠性、高質量隨機數(shù)生產保證,、高集成性的特點,。產品還具有可熱插拔性，在插入/移除的過程中具有高可靠性,，對正在操作使用中的網絡不會產生任何影響,。

對于未來，北京研發(fā)中心負責人黃蕾蕾表示,，九州量子隨機數(shù)發(fā)生器的設計目標主要瞄準安全性,。發(fā)生器的安全程度主要分為兩種，一是設備無法被破壞者或者窺探者控制,；另一種是即使設備被控制,，生產出來的隨機數(shù)也是安全可靠的。接下來的目標是進一步優(yōu)化,， “在這方面我們有信心”,，黃蕾蕾表示。