Page 196 - 当代控制理论及应用技术概论

当代控制理论及应用技术概论
Introduction to Contemporary Control Theory and Applied Technology

密切配合。到目前为止，量子生物学还只限于对较小分子的研究，特别是对药物
的作用的研究、对复杂生物学问题的探讨，还有待深入。

三、量子控制技术的应用

（一）量子随机数生成

量子随机数生成是一种生成随机数的新方法。传统的随机数生成方法是使
用伪随机数生成器产生数列作为随机数。在量子随机数生成中，使用测量获得量
子粒子的状态作为随机数。这是一种真正随机的方法，具有更高的安全性。

1. 真随机性的含义
随机数的是指具有真随机性的序列。真随机性的含义包括以下三个方面：
（1）不可预测性。指随机序列中的各个元素彼此独立，无法通过已知的部
分信息，推测序列中剩余的部分元素。
（2）统计均匀性。指随机序列中的各个元素概率分布相等。

（3）不可重复性。指即使掌握随机数的产生方式和条件，也无法产生相同
的随机序列。
随机数是由随机数发生器产生的，随机数发生器大致可以分为三类：（1）

伪随机数发生器；（2）基于经典物理的物理随机数发生器；（3）基于量子物理
的量子随机数发生器。伪随机数是根据特定的复杂算法产生的，从本质上讲仍然
具有周期性；基于经典物理过程的随机数发生器，由于经典物理是决定性理论，
在获知所有条件的情况下，产生的数据序列是可以预测的；而量子随机数发生器
则是基于量子力学的概率性本质，具有天然的不可预测性和无周期性，因而被广

泛认为可以产生真随机数。
2. 典型的量子随机数发生器
量子随机数发生器根据随机源的不同，主要分为两大类：离散型和连续型。

最早展开研究的是离散型量子随机数发生器，主要利用（准）单光子源、纠缠光
子对等信号作为随机变量的载体。这种方案原理简单清晰、具有明显的量子随机
性。与之相对的连续型量子随机数发生器，多采用激光相位噪声、放大自发辐射
噪声、真空散粒噪声作为随机源。
（1）离散型

离散型量子随机数的产生方案中，携带量子随机信息的载体是离散变量。

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