양자 역학의 특성을 이용하여 난수를 만들어내는 장치 또는 알고리즘.

난수(亂數, randum number)는 누구도 예측할 수 없게 만들어진 무작위 숫자를 말한다. 암호학에서 비밀키(secret key)의 안전성을 확보하기 위해서는 품질 좋은 난수를 사용하는 것이 매우 중요하다.이러한 난수는 결정론적 난수 발생기(DRBG: Deterministic Random Bit Generator)와 비결정론적 난수 발생기(NRBG: Non-deterministic Random Bit Generator)를 이용하는 방법들로 구분할 수 있다.결정론적 난수 발생기는 특정 입력 조건에 따라 결과를 만들어내는 난수 발생기다. 소프트웨어나 칩 형태의 하드웨어로 제작 가능하며, 입력 값이 같다면 결과는 항상 같다. 그래서 결정론적 난수 발생기로 생성한 난수를 의사 난수(PRN: Pseudo Random Number)라고 부른다. 반면에, 비결정론적 난수 발생기는 물리적인 현상을 관측하여 얻은 예측 불가능한 소스-예를 들면 열 잡음, 노이즈 다이오드, 광전효과 같은 통계적으로 무작위적인 잡음 신호-를 활용하여 난수를 생성한다. 이렇게 생성된 난수를 참난수(또는 완전 난수, true random number)라고 부른다.물리적인 현상을 이용하는 비결정론적 난수 발생기 중에서도 양자 역학적 특성-양자 상태 중첩, 양자 상태 얽힘, 불확정성 원리, 양자 터널링, 방사성 붕괴 등-을 활용한 양자 난수 발생기를 이용하면 엔트로피(정보의 불확실성, entropy)가 높은 우수한 품질의 난수를 만들 수 있다. 

양자 난수 발생기를 통해 만들어진 양자 난수는 양자 키 분배(QKD) 프로토콜에서도 단일한 광자의 위상이나 편광을 무작위로 변조할 때 쓰인다. 그 외에도 기존의 난수 발생기에서 생성된 난수를 쓰던 암호 알고리즘의 시드(seed) 값, 전송 계층 보안(TLS: Transport Layer Security) 프로토콜, 디피 헬만 알고리즘(DH Algorithm)과 같은 다양한 곳에 안전성을 높이기 위한 방법으로 양자 난수가 쓰일 수 있다. 

* 관련 표준 

- ITU-T X.1702 (Quantum noise random number generator architecture (11/2019))