近日，光学高等研究中心徐演平教授课题组在国际顶级光学期刊Laser & Photonics Reviews（中科院1区Top/JCR Q1，五年IF=11.1）发表题为“Parallel Fast Random Bit Generation based on Spectrotemporally Uncorrelated Random Laser Comb”的研究论文，实现了基于谱时不相关随机激光频率梳的并行快速光学随机比特生成技术。徐演平教授为本文的通讯作者，博士研究生庞玉喜为第一作者，山东大学光学高等研究中心和激光与红外系统教育部重点实验室为第一完成单位和通讯作者单位。

随机比特生成器（RBG）是科学研究、工程和社会基础设施中多种应用的关键组件，其应用范围包括密码通信、蒙特卡洛模拟、计算机网络协调、彩票以及随机建模。伪随机比特生成器虽然能产生统计上均匀、独立且高速的随机比特序列，但其本质是确定性算法，导致生成的序列具有可重复性，容易被预测，从而降低了密码通信的信息安全性。相比之下，物理随机比特生成器利用物理过程中的固有不确定性来生成随机比特序列，具有高度随机性和不可预测性。

并行化被视为一种提升RBG生成速率和可扩展性的有效策略。并行随机比特生成器（PRBG）不仅能通过多通道输出组合成倍提高随机比特吞吐率，还能满足现代日益流行的并行高速信息架构对多数据通道处理的迫切需求。物理PRBG的早期实现利用了空间上不相关的光学过程，例如二维成像、互不兼容的空间复用方案、激光阵列以及电子延迟线。然而，这些方案通常需要依赖大规模处理元件阵列以及严格的注入或反馈配置，显著增加了PRBG的操作复杂性。尽管芯片级、空间不相关的多通道混沌源一定程度缓解了系统尺寸和复杂度的问题，但其精密制造与紧凑封装的高成本、高功率运行模式下的散热挑战，以及对环境干扰的低抗性，仍然严重制约了它们在PRBG中的应用。

本研究创新性地设计和实现了一种基于光谱-时间不相关多波长随机光纤激光器的并行RBG架构，验证了随机谐振腔中多波长激光振荡在通道间和通道内具有光谱-时间不相关性，证实了其优异的并行化能力，突破了传统多波长光纤激光器和光学频率梳在波长域实现PRBG的技术瓶颈。基于此概念，我们构建并验证了基于光谱-时间不相关布里渊随机光纤激光器（STU-BRFL）的PRBG系统，实现了随机比特生成的光谱并行化。实验结果表明，该方法可以实现31通道PRBG架构，单通道速率达到35 Gbps，组合多通道总吞吐量高达1.085 Tbps。生成比特流的随机性通过了美国国家标准与技术研究院（NIST）统计测试套件的严格验证。基于STU-BRFL的PRBG还展现出便捷的信道可扩展性，这是提升PRBG比特率与信道数量的关键特性。该技术将在加密通讯、计算机仿真、统计抽样、随机算法等领域发挥重要作用。

徐演平教授课题组近年来致力于光纤激光与传感技术的基础与应用研究，研究成果先后发表在Advanced Photonics Nexus、Sensors and Actuators B: Chemical、Journal of Lightwave Technology、IEEE Internet of Things Journal、Applied Physics Letters、Optics Letters、Optics Express等学术期刊上。相关研究工作获得国家自然科学基金、山东省自然科学基金、山东省泰山学者、山东大学齐鲁青年学者等科研项目的资助。