鸿海研究院突破 6G 加密瓶颈 联手阳明交大、美国 RPI 开发全球领先 Micro-LED 量子乱数生成器

技术研究 鸿海科技 2026-04-01 12:50

全球电子制造服务领导厂商鸿海科技集团(TWSE:2317)旗下的鸿海研究院半导体所(HHRI)再次展现创新实力,成功开发出“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)”。该技术大幅突破了传统系统在传输速率与集成方面的限制,为未来的加密通信与量子安全应用提供了卓越的解决方案。


该技术具备高传输速率、小型化以及低功耗的优势,未来应用范围涵盖信息安全与加密产业、高速运算、金融科技等行业,尤其是新一代通信产业。Micro-LED不仅能传输数据,还能同时生成随机数,有望实现“边传输边加密”的系统单芯片,适用于6G、低轨卫星通信。


这一突破由鸿海研究院半导体所所长兼阳明交大讲座教授郭浩中、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,以及美国伦斯勒理工学院(Rensselaer Polytechnic Institute, RPI)Boon S. Ooi讲座教授等国际顶尖团队共同完成。最新研究论文《利用氮化铟镓微发光二极管实现高速且可扩展的量子随机数生成》被全球权威期刊《IEEE光子学杂志》接收。本研究亦感谢国家科学及技术委员会(NSTC)的大力支持。

鸿海研究院突破 6G 加密瓶颈 联手阳明交大、美国 RPI 开发全球领先 Micro-LED 量子乱数生成器
图一、光学显微镜图像、光-电流-电压特性曲线,以及蓝光、绿光与黄光Micro-LED器件的电致发光光谱。

本研究利用Micro-LED自发性辐射的内在量子随机性作为量子熵源,克服了以往传统QRNG系统数据传输率低且难以集成的瓶颈。研究团队通过单颗蓝光、绿光Micro-LED以及2x4黄光Micro-LED阵列,成功实现了高达12.5 Gb/s的超高速随机数生成率,目前领先的商用设备多处于1Gbps至3Gbps之间,该技术远超当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有望将速率提升至37.5 Gb/s,满足6G时代海量数据加密的需求。生成的随机位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,确认其具有极高的随机质量和强大的密码学适用性。相较于依赖庞大外部光学元件的激光系统,该技术不仅体积更小,且深具芯片整合潜力。

鸿海研究院突破 6G 加密瓶颈 联手阳明交大、美国 RPI 开发全球领先 Micro-LED 量子乱数生成器
图二、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。

这项光电整合技术的突破,不仅彰显了鸿海在量子信息与光通信领域的领先地位,其Micro-LED具有低成本、低功耗及小尺寸的优势,为将来单芯片多通道(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性能安全网络的普及。