2026年6月17日——弗劳恩霍夫光子微系统研究所（Fraunhofer IPMS）宣布推出 Q‑Dice，这是一款基于量子真空涨落生成随机性的高性能量子随机数发生器（QRNG）。该系统基于本质随机且不可控的量子效应，能以超过 4 Gbit/s 的比特率生成真随机数。与现有方法不同，Q-Dice 不依赖可能存在漏洞的算法，并能实现显著更高的数据速率，因此特别适用于安全关键型应用。所生成随机性的质量已通过 BSI AIS 20/31 和 NIST SP 800-22 测试套件等既有的国际公认测试框架验证。

真随机性是现代密码和安全系统的基本要求，而薄弱或可预测的随机数发生器可能会在加密和认证过程中引入漏洞。通过测量具有内在不可预测性的量子真空涨落，Fraunhofer IPMS 开发的 Q‑Dice 能够生成适用于广泛应用的量子熵，这些应用包括安全通信、数据加密（例如通过 QKD 或 PQC）、认证与访问管理，以及大规模模拟。该系统的设计高度聚焦于安全需求。它符合德国联邦信息安全办公室（BSI）根据 AIS 20/31 制定的严格标准，并被评为 EAL 3（评估保证级别）和 PTG 3（物理真随机数发生器），为其系统安全性提供了重要证据。

“通过 Q-Dice，我们使高质量的量子随机性变得切实可用且易于获取，”Fraunhofer IPMS 数据通信与计算部门负责人 Alexander Noack 博士表示。“无论是作为集成到用户自有基础设施中的坚固19英寸机架系统，还是通过我们的在线熵即服务平台，我们都在消除采用量子级安全性的障碍。”

Fraunhofer IPMS QRNG 核心能力

为确保最高可靠性，Fraunhofer IPMS 保有所有关键核心能力在内部实现，从而能够实现从光子学到系统集成的端到端开发：

• 用于稳定量子噪声生成和控制的激光与光学前端设计
• 能够检测量子真空涨落的低噪声模拟前端 (AFE)
• 高速数据采集（模数转换 - ADC）和基于 FPGA 的随机性提取/后处理
• 包含10 Gbit/s以太网连接在内的高吞吐量接口的系统集成

这种端到端的方法确保了在信号质量、稳定性和熵提取性能上的精确控制。相同的物理噪声源构成了硬件和云端访问量子熵的基础。

两种部署模式：硬件或云端访问

Fraunhofer IPMS 提供两种配置的 Q-Dice，以支持不同的运营需求：

1. Q‑Dice 硬件设备（19英寸机架系统）：

专为数据中心和本地环境中的本地部署设计的一体化硬件解决方案。

Q-Dice 关键规格

• 随机比特率：4.1 Gbit/s
• 一体化解决方案
• 19英寸机架式系统（可根据要求提供其他外形规格）
• 10G以太网接口（可根据要求提供其他接口）
• 专为高吞吐量集成环境设计，并已根据 BSI AIS 20/31 和 NIST SP 800-22 测试套件进行评估。

2. 按需在线 QRNG（熵即服务）：

安全的在线接口可直接访问量子生成的随机性，无需安装专用硬件。该服务使量子熵能够快速评估、原型开发并可扩展地集成到软件系统和基于云的应用中。

随着该技术进入实施阶段，Fraunhofer IPMS 正期待合作发展。“我们邀请合作伙伴试用该技术，并共同创建实际应用，”Noack 补充道。“我们的目标是共同努力，提高数字时代的安全和信任标准。”