近日，鸿海旗下鸿海研究院半导体所(HHRI)成功开发“基于氮化铟镓(InGaN)微发光二极管(Micro-LED)阵列的高速且可扩展量子随机数生成器(Quantum Random Number Generation, QRNG)”。此技术大幅突破传统系统在传输速率与整合上的限制，为未来的加密通讯与量子安全应用提供卓越的解决方案。
QRNG实验架构示意图，包含作为量子熵源的Micro-LED、聚焦透镜及雪崩光电二极管（图片来源：鸿海）
该技术具备高传输速率、小型化以及低功耗的优势，未来应用范围包含信息安全与加密产业、高速运算、金融科技等产业，尤其是新世代通讯产业，Micro-LED不仅能传输数据，还能同时产生随机数，可望实现“边传输边加密”的系统单晶片，适用于6G、低轨卫星通讯。
此突破由鸿海研究院半导体所所长暨阳明交大讲座教授郭浩中所长、半导体所小组长洪瑜亨、研究员张云翰及研究团队，携手阳明交大林俊良教授、邹志伟特聘教授，以及美国壬色列理工学院(Rensselaer Polytechnic Institute, RPI)Boon S. Ooi讲座教授等顶尖团队共同完成。最新研究论文《High-Speed and Scalable Quantum Random Number Generation Using InGaN Micro-LEDs》获全球权威期刊《IEEE Photonics Journal》接收。本研究亦感谢国家科学及技术委员会(NSTC)的大力支持。
本次研究利用Micro-LED自发性辐射的内在量子随机性作为量子熵源，克服了过往传统QRNG系统资料传输率低与难以整合的瓶颈。研究团队成功透过单颗蓝光、绿光Micro-LED，以及2x4黄光Micro-LED阵列，达成高达12.5 Gb/s的超高速随机数生成率，目前领先的商用设备多落在1Gbps到3Gbps之间，此技术远超目前市面上大多数商用量子随机数生成器的水平，且其多通道架构未来更有望将速率推升至37.5 Gb/s，满足6G时代的海量数据加密需求。
生成的随机位元流经过美国国家标准暨技术研究院(NIST)SP800-22统计测试套件的严格验证，确认其具备极高的随机质量与强大的密码学适用性。相较于依赖庞大外部光学元件的雷射系统，此技术不仅体积更小，且深具芯片整合潜力。
此项光电整合技术的突破，不仅彰显鸿海在量子信息与光通讯领域的领先地位，其Micro-LED低成本、低功耗及小尺寸的优势，为将来单晶片多通道QRNG系统奠定了坚实基础。我们期待这项技术能加速推动量子加密通讯、人工智能概率学习模型及高效能安全网路的普及化。（来源：台湾经济日报） |
