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摘要：针对移动即时通信端到端加密会话密钥依赖伪随机数发生器（PRNG）、熵源不足或实现缺陷导致可预测的隐患，研究量子随机数发生器（QRNG）密钥增强方案。构建终端QRNG芯片、云端密钥服务与加密通道3层架构，设计量子熵种与确定性随机比特发生器（DRBG）混合派生流程，克服速率受限问题，并给出降级策略。分析与实验表明，主密钥可预测性降至量子熵主导的可忽略量级，抗预测、抗泄露能力优于纯PRNG方案，可支撑政务、金融等高安全即时通信应用。
关键字：量子随机数；移动即时通信；密钥派生；端到端加密；真随机
doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2026.09.008
概述
1.1 移动即时通信加密的随机性隐患
即时通信端到端加密普遍采用Signal 协议，会话密钥质量取决于随机数的质量。现有终端依赖PRNG，其输出为确定性运算，熵源不足或实现存在缺陷时密钥可被预测，已有RSA 与椭圆曲线因弱密钥导致泄露的事件[1]。移动终端熵池易供给不足，政务与金融等高安全场景亟需原理上不可预测的真随机源。
1.2 QRNG研究现状与产业化进展
量子随机数发生器（QRNG）以量子态测量塌缩为物理熵源，输出统计独立、不可预测[2]。国盾量子、IDQ等已推出QRNG 板卡与芯片[3-4]，三星与中国联通手机已集成QRNG 用于加密即时消息[5-7]，国家标准《器件无关量子随机数发生器通用要求》（器件无关属高端形态，与终端芯片路线互补）已于2025 年发布[8]。QRNG 正沿板卡—模块—芯片路径实现小型化，可低侵入集成。
1.3 本文研究目标与内容
针对会话密钥依赖伪随机数、存在被预测的隐患，本文利用QRNG 真随机特性构建可工程落地的密钥增强方案，提出终端QRNG芯片、云端密钥服务与加密通道的3 层架构，设计量子熵种与DRBG 结合的混合派生流程及降级策略，并通过安全性量化分析、方案对比与数值实验验证其有效性。
