Para peneliti dari Arab Saudi dan Amerika Serikat telah mendemonstrasikan bahwa LED kecil dapat menghasilkan angka acak dengan kecepatan mencapai 9,375 gigabit per detik. Terobosan ini telah memicu diskusi menarik di komunitas teknologi tentang apakah keacakan berbasis quantum menawarkan keunggulan nyata dibandingkan metode tradisional.
Tim peneliti dari KAUST dan institusi lainnya menggunakan micro-LED gallium nitride (GaN) biru dengan ukuran berkisar dari 5 hingga 100 mikrometer. Perangkat miniatur ini menghasilkan angka acak dengan mengukur fluktuasi intensitas pada output cahayanya - sebuah proses yang berakar pada mekanika quantum.
Spesifikasi Performa:
- Tingkat generasi: 9,375 Gbit/s
- Ukuran Micro-LED yang diuji: 5×5 µm² hingga 100×100 µm²
- Arus penggerak: 0,5 hingga 100 mA
- Bit yang diekstrak per siklus sampling: 6 bit (vs. 2 bit untuk sistem foton tunggal)
- Material: Gallium nitride ( GaN ) biru
 |
|---|
| Perangkat micro-LED inovatif ini mewakili garis depan teknologi pembangkitan angka acak |
Kecepatan vs Metode Tradisional Menciptakan Antusiasme Komunitas
Komunitas teknologi sangat antusias dengan peningkatan kecepatan dramatis yang ditawarkan teknologi ini. Sementara generator angka acak berbasis LED sebelumnya biasanya maksimal mencapai beberapa ratus megabit per detik, pendekatan baru ini mengekstrak enam bit per siklus sampling dibandingkan dengan dua bit biasa dari sistem deteksi single-photon.
Namun, beberapa anggota komunitas mempertanyakan apakah sifat quantum dari pendekatan ini benar-benar penting untuk aplikasi praktis. Diskusi ini mengungkap perpecahan yang menarik: sementara keacakan quantum secara teoritis lebih acak karena sifatnya yang intrinsik tidak dapat diprediksi, sumber noise klasik mungkin sama efektifnya untuk penggunaan dunia nyata karena kita tidak pernah bisa memprediksinya dengan sempurna.
Catatan: Gallium nitride (GaN) adalah material semikonduktor yang umum digunakan dalam LED biru dan elektronik daya tinggi.
Perbandingan dengan Metode Sebelumnya:
- RNG berbasis LED tradisional: Maksimum beberapa ratus Mbit/s
- Sistem deteksi foton tunggal: 2 bit per siklus sampling
- Pendekatan micro-LED: 6 bit per siklus sampling pada 9,375 Gbit/s
- Semua konfigurasi yang diuji lulus standar keacakan NIST
 |
|---|
| Perangkat berteknologi tinggi menyoroti kemajuan dalam teknologi generasi angka acak |
Aplikasi Praktis dan Tantangan Integrasi
Penelitian ini mengatasi kebutuhan yang berkembang untuk generasi angka acak yang cepat dan andal dalam keamanan data, enkripsi, dan simulasi komputer. Aplikasi saat ini memerlukan generator yang cukup kecil untuk integrasi chip sambil mempertahankan tingkat generasi yang tinggi.
Diskusi komunitas menyoroti bahwa bahkan beberapa kilobit per detik keacakan sejati biasanya cukup untuk menyemai sistem kriptografi. Hal ini menimbulkan pertanyaan apakah generasi berkecepatan tinggi seperti itu diperlukan, meskipun beberapa aplikasi mungkin memerlukan keacakan sejati daripada alternatif pseudo-random untuk alasan keamanan atau regulasi.
Para peneliti berencana untuk meningkatkan kinerja lebih lanjut dengan menciptakan array 2D micro-LED untuk pemrosesan paralel dan mengembangkan sistem yang sepenuhnya terintegrasi daripada menggunakan komponen terpisah.
Komponen Sistem:
- Micro-LED GaN dengan pendingin termoelektrik untuk stabilisasi suhu
- Detektor foto avalanche
- Penguat elektronik
- Osiloskop sampling
- Semua komponen saat ini terpisah (integrasi direncanakan untuk versi mendatang)
 |
|---|
| Kemajuan dan inovasi dalam teknologi generasi bilangan acak adalah kunci untuk aplikasi masa depan |
Keandalan Teknis dan Standar Pengujian
Semua micro-LED yang diuji, terlepas dari ukuran atau arus operasi, berhasil lulus uji keacakan ketat yang dikembangkan oleh U.S. National Institute of Standards and Technology ( NIST ) - standar emas untuk memvalidasi generator angka acak.
Sistem saat ini menggunakan komponen diskrit termasuk micro-LED GaN yang distabilkan suhu, detektor foto avalanche, dan amplifier elektronik. Tujuan selanjutnya tim adalah mengintegrasikan semua komponen ke dalam satu chip untuk deployment praktis.
Perkembangan ini merepresentasikan langkah signifikan menuju generasi angka acak yang kompak dan cost-effective yang dapat menemukan aplikasi dalam segala hal mulai dari cybersecurity hingga scientific computing, meskipun komunitas terus memperdebatkan apakah keunggulan quantum dapat diterjemahkan ke manfaat dunia nyata.
Referensi: Micro-LEDs boost random number generation