Penyelidik dari Arab Saudi dan Amerika Syarikat telah menunjukkan bahawa LED kecil boleh menjana nombor rawak pada kelajuan mencapai 9.375 gigabit sesaat. Kejayaan ini telah mencetuskan perbincangan menarik dalam komuniti teknologi mengenai sama ada rawak berasaskan kuantum menawarkan kelebihan sebenar berbanding kaedah tradisional.
Pasukan penyelidik dari KAUST dan institusi lain menggunakan micro-LED galium nitrida (GaN) biru yang bersaiz antara 5 hingga 100 mikrometer. Peranti miniatur ini menjana nombor rawak dengan mengukur turun naik keamatan dalam output cahayanya - satu proses yang berakar umbi dalam mekanik kuantum.
Spesifikasi Prestasi:
- Kadar penjanaan: 9.375 Gbit/s
- Saiz mikro-LED yang diuji: 5×5 µm² hingga 100×100 µm²
- Arus pemacu: 0.5 hingga 100 mA
- Bit yang diekstrak setiap kitaran pensampelan: 6 bit (berbanding 2 bit untuk sistem foton tunggal)
- Bahan: Galium nitrida biru (GaN)
 |
|---|
| Peranti micro-LED yang inovatif mewakili barisan hadapan teknologi penjanaan nombor rawak |
Kelajuan vs Kaedah Tradisional Mewujudkan Keriuhan Komuniti
Komuniti teknologi amat teruja dengan peningkatan kelajuan yang dramatik yang ditawarkan oleh teknologi ini. Walaupun penjana nombor rawak berasaskan LED sebelum ini biasanya maksimum pada beberapa ratus megabit sesaat, pendekatan baharu ini mengekstrak enam bit setiap kitaran pensampelan berbanding dua bit biasa daripada sistem pengesanan foton tunggal.
Walau bagaimanapun, sesetengah ahli komuniti mempersoalkan sama ada sifat kuantum pendekatan ini benar-benar penting untuk aplikasi praktikal. Perbincangan mendedahkan perpecahan yang menarik: walaupun rawak kuantum secara teorinya lebih rawak kerana ia tidak dapat diramal secara intrinsik, sumber hingar klasik mungkin sama berkesan untuk kegunaan dunia sebenar kerana kita tidak boleh meramalkannya dengan sempurna.
Nota: Galium nitrida (GaN) adalah bahan semikonduktor yang biasa digunakan dalam LED biru dan elektronik berkuasa tinggi.
Perbandingan dengan Kaedah Terdahulu:
- RNG berasaskan LED tradisional: Maksimum beberapa ratus Mbit/s
- Sistem pengesanan foton tunggal: 2 bit setiap kitaran pensampelan
- Pendekatan Micro-LED: 6 bit setiap kitaran pensampelan pada 9.375 Gbit/s
- Semua konfigurasi yang diuji lulus piawaian rawak NIST
 |
|---|
| Peranti berteknologi tinggi menonjolkan kemajuan dalam teknologi penjanaan nombor rawak |
Aplikasi Praktikal dan Cabaran Integrasi
Penyelidikan ini menangani keperluan yang semakin meningkat untuk penjanaan nombor rawak yang pantas dan boleh dipercayai dalam keselamatan data, penyulitan, dan simulasi komputer. Aplikasi semasa memerlukan penjana yang cukup kecil untuk integrasi cip sambil mengekalkan kadar penjanaan yang tinggi.
Perbincangan komuniti menyerlahkan bahawa walaupun beberapa kilobit sesaat rawak sebenar biasanya mencukupi untuk menyemai sistem kriptografi. Ini menimbulkan persoalan sama ada penjanaan berkelajuan tinggi sedemikian diperlukan, walaupun sesetengah aplikasi mungkin memerlukan rawak sebenar dan bukannya alternatif pseudo-rawak untuk keselamatan atau sebab regulatori.
Para penyelidik merancang untuk meningkatkan prestasi lebih lanjut dengan mencipta tatasusunan 2D micro-LED untuk pemprosesan selari dan membangunkan sistem bersepadu sepenuhnya dan bukannya menggunakan komponen berasingan.
Komponen Sistem:
- Mikro- LED GaN dengan penyejuk termoelektrik untuk penstabilan suhu
- Pengesan foto avalanche
- Penguat elektronik
- Osiloskop pensampelan
- Semua komponen pada masa ini adalah diskret (integrasi dirancang untuk versi akan datang)
 |
|---|
| Kemajuan dan inovasi dalam teknologi penjanaan nombor rawak adalah kunci untuk aplikasi masa depan |
Kebolehpercayaan Teknikal dan Piawaian Ujian
Semua micro-LED yang diuji, tanpa mengira saiz atau arus operasi, berjaya lulus ujian rawak yang ketat yang dibangunkan oleh Institut Piawaian dan Teknologi Kebangsaan AS ( NIST ) - piawaian emas untuk mengesahkan penjana nombor rawak.
Sistem semasa menggunakan komponen diskret termasuk micro-LED GaN yang distabilkan suhu, pengesan avalanche foto, dan penguat elektronik. Matlamat seterusnya pasukan ialah mengintegrasikan semua komponen ke dalam satu cip untuk penggunaan praktikal.
Perkembangan ini mewakili langkah penting ke arah penjanaan nombor rawak yang padat dan kos efektif yang boleh menemui aplikasi dalam segala-galanya daripada keselamatan siber hingga pengkomputeran saintifik, walaupun komuniti terus berdebat sama ada kelebihan kuantum diterjemahkan kepada faedah dunia sebenar.