資料圖：解放軍指揮員使用加密設(shè)備進(jìn)行通訊

　　資料圖：隨機(jī)數(shù)表

　　本報(bào)訊 日前，中科院蘇州納米所張耀輝團(tuán)隊(duì)與以色列Bar-Ilan大學(xué)Kanter團(tuán)隊(duì)合作，研制出基于半導(dǎo)體超晶格室溫自發(fā)混沌振蕩的實(shí)用化高速真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器。該研究結(jié)果日前發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》。同時(shí)，美國(guó)物理學(xué)會(huì)網(wǎng)站也以《超高速隨機(jī)數(shù)》為標(biāo)題對(duì)其予以專門(mén)介紹。

　　由于超晶格具有負(fù)微分電導(dǎo)效應(yīng)特性，許多與空時(shí)非線性效應(yīng)相關(guān)的物理現(xiàn)象都能在超晶格中觀測(cè)到，如靜態(tài)電場(chǎng)疇、周期性自激振蕩、自發(fā)混沌振蕩等。但是，這些現(xiàn)象只能在液氮溫區(qū)以下的低溫環(huán)境中才能觀測(cè)到，嚴(yán)重限制了超晶格的實(shí)用化推廣。

　　張耀輝團(tuán)隊(duì)采用中科院院士夏建白早年的理論計(jì)算結(jié)果，通過(guò)優(yōu)化超晶格材料組分、器件結(jié)構(gòu)和器件制備工藝，在中科院半導(dǎo)體所研究員馬文全的分子束外延設(shè)備上生長(zhǎng)出GaAs/AlGaAs半導(dǎo)體超晶格結(jié)構(gòu)，并首次在室溫下觀測(cè)到超晶格的自發(fā)混沌振蕩和準(zhǔn)周期自激振蕩。同時(shí)，首次在自治非線性系統(tǒng)（不含隨時(shí)間變化驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)）實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了準(zhǔn)周期自激振蕩。

　　在上述發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，張耀輝團(tuán)隊(duì)研制出在室溫下帶寬可達(dá)GHz以上、振蕩幅度0.4伏、器件直流偏置電壓小于5伏的超晶格自發(fā)混沌振蕩器，并以該振蕩器作為寬帶物理噪聲源，與Kanter團(tuán)隊(duì)合作研制出速度達(dá)到80Gbits/s的實(shí)用化高速真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器。

　　該高速真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器通過(guò)高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器，直接把大信號(hào)噪聲轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再通過(guò)對(duì)數(shù)字信號(hào)處理生成隨機(jī)數(shù)序列，其隨機(jī)性通過(guò)了美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局所提供的標(biāo)準(zhǔn)要求測(cè)試。與激光混沌、單光子噪聲等其他類型的物理噪聲源相比，該器件具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、速度快、體積小、功耗低、成本低而耐干擾、易于與主系統(tǒng)兼容集成等優(yōu)點(diǎn)。

　　目前，該超晶格混沌真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器已達(dá)到實(shí)用化水平，可望廣泛應(yīng)用在密碼學(xué)、通信和國(guó)家信息安全等領(lǐng)域。（記者 張楠 通訊員 李文）