Generador de números aleatorios cuánticos en tiempo real de 8 Gbps con un chip fotónico integrado

Los generadores de números aleatorios cuánticos (QRNGs) pueden producir números verdaderamente aleatorios. Sin embargo, los dos parámetros más importantes de QRNG altamente deseados para aplicaciones prácticas, es decir, velocidad y tamaño, deben ser comprometidos durante las implementaciones. Aquí, presentamos el QRNG más rápido y miniaturizado con una tasa de salida en tiempo real récord de hasta 18.8 Gbps mediante la combinación de un chip fotónico integrado y la tecnología de extracción de aleatoriedad optimizada. Montamos el circuito integrado fotónico diseñado para la implementación de QRNG en estado de vacío, un detector homodino de InGaAs y un amplificador de transimpedancia de ancho de banda alto en un solo chip utilizando empaque híbrido, que exhibe excelentes características de integración y respuesta a alta frecuencia. Con una tasa de muestreo de 2.5 GSa/s en un convertidor de analógico a digital de 10 bits y un posterior procesamiento paralelo en una matriz de puerta programable en campo, el QRNG produce flujos de bits aleatorios ultrarrápidos a través de un transceptor de fibra óptica, cuya velocidad en tiempo real se valida en una computadora personal.