趣圖生成器app

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趣圖生成器app介紹

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趣圖生成器app功能

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迄今最快的隨機(jī)數(shù)生成器

激光能以每秒250萬億比特的速度生成量子隨機(jī)數(shù)，以此原理開發(fā)的設(shè)備小到可以塞進(jìn)芯片里。

研究人員利用簡(jiǎn)單的激光器建造出了至今為止最快的隨機(jī)數(shù)生成器。它利用的是光強(qiáng)度的波動(dòng)來生成隨機(jī)性——隨機(jī)性在數(shù)據(jù)加密和科學(xué)模擬中是夢(mèng)寐以求的資源——并且該技術(shù)可以生產(chǎn)出小到可以裝進(jìn)一個(gè)計(jì)算機(jī)芯片里的設(shè)備。真隨機(jī)性其實(shí)很難獲得。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的算法可以產(chǎn)生看似隨機(jī)的數(shù)字序列，但是這些數(shù)字序列慢慢就會(huì)出現(xiàn)某種模式，導(dǎo)致序列可以從某種程度上被預(yù)測(cè)，并出現(xiàn)解密上的漏洞。

領(lǐng)結(jié)形的半導(dǎo)體（掃描電子顯微鏡成像）可以制造出一道強(qiáng)度激光束，其強(qiáng)度隨機(jī)波動(dòng)。來源：Kyungduk Kim

為了讓加密更為安全，研究人員將眼光轉(zhuǎn)向了量子力學(xué)——物理學(xué)原理能保證某些測(cè)量結(jié)果是真隨機(jī)的，例如某個(gè)放射性原子衰變的時(shí)間。引入量子隨機(jī)性的一種常見辦法是利用激光器中材料放出光子時(shí)的波動(dòng)。通常的激光設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)需要最小化擾動(dòng)以產(chǎn)生光強(qiáng)穩(wěn)定的激光：這類設(shè)備會(huì)讓光波在材料內(nèi)部反彈，以迫使原子同步產(chǎn)生更多光子。但是要想產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的話，研究人員就要反其道而行之。“我們想要強(qiáng)度隨機(jī)波動(dòng)，這樣就可以將光強(qiáng)度數(shù)字化以產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)。”耶魯大學(xué)的應(yīng)用物理學(xué)家曹蕙說。

精簡(jiǎn)裝置

曹蕙的團(tuán)隊(duì)將激光器的材料——一個(gè)半透明的半導(dǎo)體——做成了領(lǐng)結(jié)的形狀。光子會(huì)在領(lǐng)結(jié)的曲線邊緣間反彈幾次，然后變成散射狀的光線釋放出來。團(tuán)隊(duì)接下來就能用一臺(tái)超快速相機(jī)捕捉光線。他們記錄了254個(gè)獨(dú)立的像素上的光輸出，這些加起來就生成了大約每秒250萬億個(gè)隨機(jī)比特，用頻率描述就是250太赫茲（terahertz）。這比此前一次只能記錄一個(gè)像素的設(shè)備要快好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。論文于2月25日發(fā)表于《科學(xué)》上[1]。這項(xiàng)發(fā)明“讓隨機(jī)數(shù)生成器的表現(xiàn)跨越了一大步”，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院的物理學(xué)家Krister Shalm說。現(xiàn)在最快的計(jì)算機(jī)可以達(dá)到千兆赫（gigahertz）的時(shí)鐘速度，這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以讓曹蕙這臺(tái)設(shè)備使出全力。如果使用更簡(jiǎn)單的光線探測(cè)器取代高速照相機(jī)，就可以讓設(shè)備變得更小。這樣，就可能最終制造出單個(gè)計(jì)算機(jī)芯片大小的設(shè)備，曹蕙說。這可能會(huì)帶來一些實(shí)際應(yīng)用，例如在手機(jī)上進(jìn)行加密的技術(shù)。參考文獻(xiàn)：1. Kim, K.et al.Science371, 948–952 (2021).原文以This is the fastest random-number generator ever built 標(biāo)題發(fā)表在2021年3月2日的《自然》的新聞版塊上內(nèi)容來源：微信公眾號(hào) Nature Portfolio澳洲野貓成患，動(dòng)物保護(hù)者卻建“防貓長(zhǎng)城”把本土物種圈養(yǎng)成白癡

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