数字化时代，随机数是信息系统的重要底层能力，金融加密、网络安全、科学模拟和通信保密等场景都依赖高质量随机数。然而，传统随机数生成长期面临两难：基于算法的伪随机数存在被预测和破解的风险，基于物理噪声的方案又难以同时兼顾速度与稳定性。量子随机数在理论上具备更高的安全性，但受制于生成速率、体积与功耗等因素，规模化商用推进缓慢。 针对此瓶颈，中国科学技术大学潘建伟院士团队与浙江大学储涛教授课题组联合攻关。研究团队将量子光学原理与硅光子集成工艺结合，利用自主研发的15.6mm×18mm微型硅光芯片，实现了对真空态量子涨落的高灵敏度探测。该芯片集成InGaAs平衡探测器与跨阻放大器——采用单芯片闭环测量方案——并配合优化的实时处理算法，将随机数生成速率提升至18.8Gbps，相当于每秒输出188亿个真随机数。 经国际权威测试验证，该系统的随机性满足NIST 800-22与Dieharder标准。在关键指标上，相较现有商用产品表现更突出：速率较前代提升近20倍，体积缩小至信用卡大小，并有望在量产后将成本降至百元级。这一进展不仅提升了量子随机数的可用性，也更打开了规模化部署的空间。 业内专家认为，该突破具备多上意义：应用层面，可为量子密钥分发、金融安全支付、军事保密通信等提供关键器件；在产业层面，显示我国在量子信息技术走向工程化与市场化的关键环节取得进展；在技术层面，硅基集成路线为后续量子器件的微型化和低成本化提供了可复制的实现路径。 展望未来，研究团队正推进产业化验证与应用落地：一上计划接入现有城域量子通信网络，评估真实环境下的稳定性；另一方面开发面向5G/6G基站的微型化版本。随着有关技术成熟，量子安全移动支付、物联网终端防护等应用有望加速落地，为构建自主可控的信息安全体系提供关键支撑。
基础技术的价值，最终体现在能否部署、验证和扩展。此次硅光芯片实现量子真随机数的高速实时输出，不只是刷新速率纪录，也反映了我国在量子信息关键器件与系统工程化上的持续积累。面向更复杂的网络环境和更广泛的终端需求，如何把“突破”转化为可持续的工程能力，将成为下一阶段从科研走向产业、从示范走向规模的关键课题。