并且理想的单光子很难被制备量子通讯市场,鉴于单光子侦测方案受限于单光子的形成与侦测,人们开始考虑其它有潜力进一步提升形成速度的随机数形成方式,包括将真空涨落、激光器相位噪音应用于量子随机数发生器。
据悉,还可根据对设备的信任程度和监听者拥有的能力将量子随机数发生器分成三类:
第一类是设备受信任量子随机数发生器,这类发生器一般不考虑恶意功击者的存在,即设备完全遭到信任并可以被确切描画,形成的随机数可能会有安全问题;第二类是设备无关量子随机数发生器,虽然设备完全不受信任,也能形成安全的随机数;第三类是半设备无关量子随机数发生器,介于前两类之间。
初期的单光子侦测方案只能实现1Mbps的速率,该方案最快也不过,2010年以后借助真空涨落和激光相位噪音方案突破了1Gpbs,目前的高速量子随机数发生器基本上都是激光相位噪音方案。
2015年6月,中科大潘建伟、张军等和日本牛津学院的朋友合作,实验实现了极限值为的高速量子随机数发生器。2017年12月,中国电子科技集团公司再度刷新世界纪录,其研发的高速量子随机数发生器实时形成速度超过5.4Gbps,极限值突破。
而在实际应用中,量子随机数发生器的性能主要取决于实时速度。2021年1月,由日本国立科技学院(NUSTMISiS)、俄罗斯量子中心、牛津学院、伦敦学院金史密斯大学和柏林自由学院组成的一个国际研究小组宣布实现有史以来最快的量子随机数发生器,尽管极限值没有刷新世界纪录,并且实时速度达到了8.。

信任设备的量子随机数发生器的光学实验方案汇总。注:原始数据:原始的随机数形成率;提取后数据:经过随机数提取器后的随机数形成率;数据采集:由实验室专用设备采集还是商用设备采集;SPD:单光子侦测器;MCP-PCID:微通道板光子计数成像侦测器;PNRD:光子数区分侦测器;ASE:放大自发幅射;-:无相关信息。来源:光子盒整理
目前,国外主要量子通讯公司的产品中都有量子随机数发生器。国盾量子的型量子随机数发生器基于激光自发幅射相位噪音,最大支持输出;世融能量科技的量子随机数发生器基于真空涨落原理,形成速度,并通过了中国信息通讯研究院的测试。其他QRNG供应商还有神州国信量子、九州量子、中创为量子、循态量子、如般量子、启科量子、安匠科技等。
在全球范围内,最著名的QRNG供应商是加拿大ID(IDQ),于2018年被美国最大联通通讯营运商SKT竞购。2020年7月三星发布的首款量子加密手机A搭载了IDQ的QRNG芯片,2021年4月推出第二代量子加密手机2。IDQ新一代QRNGPCIe的最高速率是。
IDQ新一代QRNGPCIe。来源:IDQ
其他QRNG供应商还包括富士通(台湾)、(美国)、(美国)、剑桥量子估算公司(美国)、Labs(美国)、KETS(美国)、Quant.umDice(美国)、Lab(美国/加拿大)、(美国)、(美国)、(日本)、(日本)、(德国)等。
目前,商用QRNG随机数形成速度最高为1Gbps左右,例如和Lab才能销售这种产品。

在英国、欧洲、日本等主要国家和地区,量子保密通讯网路建设相对平缓,然而量子随机数发生器的商业化水平较高。
在量子随机数发生器领域,QRNG在中国主要作为量子保密通讯网路的组件,而美国将其作为单独销售的产品。
(IQT)甚至预测量子通讯市场,到2025年,量子随机数发生器市场将突破60亿港元,到2030年将突破140亿欧元。
QRNG市场规模预测。来源:
QRNG是量子技术的第一个大众市场,主要应用于智能手机、物联网IoT、金融、数据中心、电信、政府和部队、博彩以及R&D,这儿说的应用不包括QKD中的QRNG。
目前,智能手机早已率先应用QRNG。2020年5月,三星发布第一代量子加密手机A,前六个月就突破了30万的销量。因为第一代量子手机大获成功,去年三星继续推出A2。另外,印度手机厂商推出的第一款5G智能手机Aris5G也集成了IDQ的QRNG安全芯片。
