离子阱量子计算实现可认证随机性的重大突破
近期，摩根大通、阿贡国家实验室、芝加哥大学等多机构研究人员合作，在《Nature》期刊发表重要研究成果。此次研究通过互联网访问56量子比特的QuantinuumH2-1离子阱量子计算机，成功生成可认证随机比特，为量子计算的实际应用迈出关键一步。
研究背景：量子计算潜力与挑战并存
量子计算机的诞生为解决复杂问题带来希望，在处理大整数分解、优化难题等方面展现巨大潜力。然而，当前量子算法对资源要求极高，近期量子设备能否实际应用仍待探索。随机数生成在多个领域至关重要，以往基于贝尔不等式的随机数认证协议存在实际应用困难，促使研究人员寻求新方法。
理论方法：创新协议确保安全可靠
研究人员提出结合随机线路采样（RCS）与经典验证的协议。客户端生成量子“挑战”线路发送给服务器，通过计算XEB分数验证服务器结果。协议安全性基于特定假设，研究人员构建对抗模型分析安全性，并量化了不可信服务器需提供的最小熵。同时，协议具备稳健性和适应性，能应对未来技术变化。
实验方案：精心设计确保实验成功
实验选用QuantinuumH2-1囚禁离子量子处理器，远程访问进行。挑战线路设计增加经典模拟难度，客户端分组发送线路，设定多项参数确保实验准确性。收集样本计算XEB分数，通过验证后用Toeplitz随机性提取器得到最终随机数输出，多台超级计算机助力验证。
研究成果：实现可认证随机数生成
实验成功演示基于RCS的可认证随机数协议，认证了71,313比特的熵，实现随机数扩展，展示了协议的高效性。研究人员还分析了未来改进方向，有望提升协议性能，该技术前景广阔。
主要研究人员：多领域专家助力研究
研究团队汇聚了多领域专家，如摩根大通的Minzhao Liu、量子信息科学专家Ruslan Shaydulin、摩根大通网络安全主管CharlesLim以及纽约大学博士MARCo Pistoia等，他们在各自领域的专业知识为研究提供了有力支持。
