第18章 打造自己的“量子随机数发生器” （1/3）

打造自己的“量子随机数发生器”

#### 第十九章：打造自己的“量子随机数发生器”

上科大的冬天，湿冷入骨，但江知夏的宿舍里却热得像夏天。

自从那天在图书馆被陈默“点醒”后，江知夏就像变了一个人。他不再执着于那些虚无缥缈的理论推导，而是把所有的精力都投入到了那个让他魂牵梦绕的想法上——做一个属于自己的量子随机数发生器（RNG）。

这个念头并非一时兴起。在布达佩斯比赛时，他曾听一位教授提起过：“真正的随机，是上帝的骰子。谁能掌握它，谁就掌握了信息安全的终极钥匙。”

当时江知夏只是觉得酷，但现在，他想亲手把这把“钥匙”造出来。

“知夏，你确定要搞这个？”

周末的实验室里，陈默看着江知夏列出的采购清单，眉头皱成了川字，“这可是个无底洞。单光子探测器、FPGA开发板、高速示波器……这一套下来，少说也要几万块。而且，这通常是研究生团队才玩的东西。”

“我知道。”江知夏正在调试示波器，眼神专注，“但我查过了，有一种基于真空涨落的方案，不需要那么昂贵的单光子源，只需要一个普通的激光器和平衡零拍探测器。成本可以控制在几千块以内。”

“几千块？”陈默瞪大了眼睛，“你是想造个玩具吗？”

“不，我要造个能用的。”江知夏转过头，目光灼灼，“我要用它来生成真正的密钥，给我的文档加密。”

陈默看着他，沉默了几秒，然后笑了：“行吧，疯子。算我一个。我负责电路焊接，你负责算法。”

接下来的一个月，江知夏和陈默几乎住在了实验室。

他们从淘宝上淘来各种电子元器件，像两个拼装乐高积木的孩子，在面包板上搭建着复杂的光路。

然而，现实比想象要残酷得多。

第一次测试，激光器一开，示波器上的波形就乱成了一团麻。

“噪声太大了！”江知夏抓着头发，看着屏幕上那条几乎被噪声淹没的信号线，“这根本不是量子噪声，这是电路的热噪声和环境干扰！”

“我检查过电路了，接地没问题。”陈默也急得满头大汗，“是不是光路没对准？”

两人趴在实验台上，拿着微米级的调节架，一点点地调试光路。眼睛盯着激光束，不一会儿就被刺得流泪。

“不行，还是不行。”江知夏颓然地坐在地上，“理论上是完美的，为什么做出来就是垃圾？”

这时，实验室的门被推开了。

是那位年轻的海归教授，李教授。他手里拿着两杯咖啡，显然是路过看到灯光进来的。

“遇到瓶颈了？”李教授把咖啡递给他们，看了一眼示波器，“典型的信噪比过低。你们在试图从大象的脚印里找蚂蚁。”

“李老师，我们是不是方向错了？”江知夏沮丧地问。

“方向没错，但方法太笨。”李教授指了指屏幕，“你们在用模拟电路直接放大信号，这当然会被热噪声淹没。为什么不试试数字域处理？”

“数字域？”江知夏眼睛一亮。

“对。把模拟信号数字化，然后用算法提取随机性。”李教授笑了笑，“我记得你以前在省选的时候，用过什么……蒙特卡洛？或者差分法？为什么不试试用哈希函数来处理这些看似杂乱的数据？”

一语惊醒梦中人！

江知夏猛地站起来：“冯诺依曼提取器！或者用SHA-256算法对原始数据进行哈希运算，把偏置的随机源变成均匀的随机数！”

“没错。”李教授点点头，“物理层解决不了的问题，用信息层来解决。这就是交叉学科的魅力。”

李教授走后，实验室里再次燃起了战火。

江知夏坐在电脑前，疯狂地敲击键盘。他不再纠结于电路的完美，而是把重点放在了后处理算法上。

他写了一个Python脚本，实时采集示波器的数据，然后进行二值化、异或运算和哈希处理。

“陈默，把激光器的功率调大一点！”

“好嘞！”