斯格明子（Skyrmion）是二维材料中出现的微小磁性异常，可用于生成在密码学和概率计算中有用的真正随机数。无论是用于网络安全、游戏还是科学模拟，世界都需要真正的随机数，但生成它们比人们想象的要难。布朗大学的一组物理学家近日开发出了一种新技术，利用斯格明子的特性有可能每秒产生数百万个随机数字。
　　他们的研究成果发表在《NatureCommunications》期刊上，揭示了以前未曾探索过的单一斯格明子的动态。大约在50年前刚被发现，斯格明子引发了物理学界的兴趣，因为它是通往利用粒子磁性的下一代计算设备的道路这一领域被称为自旋电子学（spintronics）。
　　布朗大学物理系主任、该研究的资深作者肖刚（GangXiao，音译）说：对斯格明子的全局动力学已经有很多研究，把它们的运动作为进行计算的基础。但在这项工作中，我们表明斯格明子大小的纯随机波动也可以是有用的。在这种情况下，我们表明，我们可以利用这些波动来生成随机数，可能每秒多达1000万位。
　　计算机产生的大多数随机数在严格意义上并不是随机的。计算机使用一种算法来生成基于初始起始位置的随机数，即种子数。但由于用于生成数字的算法是确定的，所以这些数字并不是真正的随机。如果有足够的关于算法或其输出的信息，有人就有可能在算法产生的数字中找到模式。虽然伪随机数在许多情况下是足够的，但像数据安全这样的应用使用不能被外界猜到的数字需要真正的随机数。
　　产生真正的随机数的方法常常借鉴自然界。例如，流经电阻的电流的随机波动可以用来产生随机数。其他技术则是利用量子力学中固有的随机性粒子在最微小尺度上的行为。
　　斯格明子直径通常约为1微米（百万分之一米）或更小，其行为有点像一种粒子，从一边到另一边在材料上飞驰。一旦它们形成，它们就很难被摆脱。由于它们如此坚固，研究人员对利用它们的运动来进行计算和存储数据感兴趣。
　　DOI：10。1038s41467022283344

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