作為事關國家信息和國防安全的前沿技術，量子通信此前已被正式寫入國家“十三五”規劃綱要，產業前景廣闊。量子通信的核心是QKD——密鑰分發系統，而構成QKD的核心則是激光器、量子隨機數發生器和單光子探測器。

九州量子北京研發中心正在這三個方向上尋找突破。此前九州量子北京研發中心主任，英國牛津大學工程科學系博士黃蕾蕾在接受采訪時表示，他們的目標是研發出世界上速率最快的量子隨機數發生器，并持續優化，將設備做得更小更便宜。

量子隨機數生成器（以下簡稱發生器）在整個QKD系統中處于中間端，起的作用是對激光器發射的單光子進行隨機數調制加密和解密，其關鍵作用不言而喻。

用普通芯片做出現有量子同類產品相同性能

九州量子基于相位噪聲與真空漲落生產出兩種不同原理的產品。從一開始，他們就瞄準高速，準備做Gbps的速率。往高端化發展的同時，也會針對不同的用戶需求推出不同檔次的產品。

“高性能的產品，可能會用在一些大型服務器上。而比較終端的一些設備，用不了那么多隨機數，就可以使用成本第一點性能低一點的，”北京研發中心的研發工程師張大鵬向我們介紹。

要降低成本，需要從源頭上的選型開始把握，然后優化設計，在這個過程中需要考慮到所用的物料，還有生產制造過程。這需要熟悉整個流程、有實際工程經驗、了解采購渠道的工程師才辦得到。

在隨機數發生器中，芯片其實發揮著重要作用。目前關鍵芯片主要依賴國外進口，很多是限售品，不僅成本貴，而且難以大規模量產。“量子信息領域很多論文中使用的芯片在國際上實際對中國禁運，而且不少關鍵器件雖然性能優良但價格非常高。要實現真正的產業化，就要用合理的成本、通用的芯片和常見的器件實現滿足客戶需求的性能，甚至是一些和論文中類似的性能。但不能一味追求性能指標的最高化，那更多是學術上的要求。我們是沖著產業化來的。”黃蕾蕾說。

九州的目標是用市面上可以買到的普通芯片，研發出一款穩定的隨機數發生器，同時保證性能不低于甚至優于同類產品。

升級產品安全程度，提高產品運行性能

據了解，量子隨機數發生器主要由三個模塊組成：光源、光電探測器和數字電信號處理電路板。

整個加密過程是這樣的：通過對光源的量子噪聲的探測，將光信號轉換成為電信號。此后，數字電信號處理電路板將電信號隨機轉換成以0和1表達的數字信號，由FPGA進行實時數據后處理。

“初期的技術難關已經攻克了，目前已經做出了產品樣機。下一步考慮怎么樣把它小型化，低成本化。”黃蕾蕾博士向我們介紹，“但我們同時也會往高端方向走，做更高安全等級的的量子隨機數發生器，比如像源和測量器件無關的量子隨機數發生器。“相較于國內高速量子隨機數發生器的研究領域，九州量子已躋身眾多優秀研究團隊的發展前列。

據了解，九州量子目前研制出的這款隨機數發生器運行速度頗佳，同時它還具備工作環境簡單、高可靠性、高質量隨機數生產保證、高集成性的特點。產品還具有可熱插拔性，在插入/移除的過程中具有高可靠性，對正在操作使用中的網絡不會產生任何影響。

對于未來，北京研發中心負責人黃蕾蕾表示，九州量子隨機數發生器的設計目標主要瞄準安全性。發生器的安全程度主要分為兩種，一是設備無法被破壞者或者窺探者控制；另一種是即使設備被控制，生產出來的隨機數也是安全可靠的。接下來的目標是進一步優化， “在這方面我們有信心”，黃蕾蕾表示。