[發明專利]一種量子隨機數產生方法及裝置

有效

• 申請號: 201410413268.8
• 申請日: 2014-08-20
• 公開（公告）號: CN104156194B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發明（設計）人: 王堅;張鴻飛;謝天宇;王建民
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G06F7/58
• 分類號: G06F7/58
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司11260
• 代理人: 鄭立明,鄭哲

1.一種量子隨機數產生裝置，其特征在于，該裝置包括：

量子隨機數源，用于輸出微弱光探測信號；

隨機數采樣器，用于將所述微弱光探測信號進行放大和甄別后分割為AB兩路信號；對A路信號進行時間測量，對B路信號則進行計數；并在固定周期內對B路信號的計數進行采樣，當計數值為1時，則將A路信號測得的時間量化值作為隨機數；

固定周期內B路信號的計數值為1的概率是均勻的，表示為：

$P_k=\frac{W}{M}=\frac{e^{-{\mathrm{\λt}}_0}{\mathrm{\λt}}_0{\left(e^{-{\mathrm{\λt}}_0}\right)}^{N-1}}{e^{-{\mathrm{\λT}}_0}{\mathrm{\λT}}_0}=\frac{t_0}{T_0}=\frac{1}{N};$

其中，W為只在第k個時間量化值內B路信號計數值為1的概率，M為在固定周期T₀內B路信號計數值為1的概率，t₀為時間的量化單位，N為固定周期T₀內總的量化數，λ表征衰減后的光強的參數。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述量子隨機數源包括：

可調節的發光二極管LED，用于通過調節電壓發出弱光源；

衰減器，用于對所述弱光源衰減到單光子水平；

光電倍增管PMT，用于對所述單光子水平的光源進行探測。

3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述可調節的發光二極管LED包括：可調電阻與LED；通過調節可調電阻來改變所述LED的電壓，使得所述LED發出穩定的弱光源。

4.根據權利要求2所述裝置，其特征在于，所述單光子水平的光子數符合泊松分布，一段時間T內產生的光子數X＝k的概率表示為：

$P(X=k)=e^{-\mathrm{\λ}T}\frac{{\left(\mathrm{\λ}T\right)}^k}{k!};$

其中，λ是表征衰減后的光強的參數。