[發明專利]一種使用光開關的源無關量子隨機數發生器方案

在審

• 申請號: 201810076625.4
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN108182051A
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 喻松;鄭子勇;張一辰
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: G06F7/58
• 分類號: G06F7/58
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種使用光開關的源無關量子隨機數發生器方案，其特征在于，包括：

步驟1：光開關交替將激光輸出的光信號接入到光路1或光路2，其中一路接無源相移器，以此實現0和π/2的相位切換；

步驟2：兩光路接入50:50耦合器的兩輸入端，光開關切換時，實際僅有一端輸入信號，另一端懸空，采用平衡零拍探測器檢測耦合器輸出信號，采集相應結果，一路用于計算最大熵，另一路結合已得最大熵估算可提取隨機數比率并提取真隨機數。

上述步驟按照順序依次進行。

2.根據權利要求1所述的一種使用光開關的源無關量子隨機數發生器方案，其特征在于，所述步驟1包括如下步驟：

步驟1a：預先規定光開關切換規則，光開關根據既定規則使光信號源選擇連接光路1或者光路2；

步驟1b：光路1上不含其他器件，光路2上含一個無源相移器，能實現對光信號的相位增加90度，從而實現光路1和光路2的信號互相正交。

3.根據權利要求1所述的一種使用光開關的源無關量子隨機數發生器方案，其特征在于，所述步驟2包括如下步驟：

步驟2a：光路1和光路2的輸出端接入50:50耦合器的一個輸入端后，耦合器的兩個輸出端接入平衡零拍探測器進行探測，并利用數據采集卡進行采樣；

步驟2b：，當光開關接通光路1(光路2)，對應的時間段光路1(光路2)的探測結果用于計算最大熵(估算可提取隨機數比率并用于生成隨機數)，反之，當光開關接通光路2(光路1)，對應的時間段光路2(光路1)的探測結果用于計算最大熵(估算可提取隨機數比率并用于生成隨機數)亦可。

4.根據權利要求1所述的一種使用光開關的源無關量子隨機數發生器方案，其特征在于，所述步驟2a中所述的50:50耦合器可以是偏正分束器，亦可以是普通分束器；步驟2b中最大熵的是根據參量為1/2的Re′nyi熵公式計算所得，所得最大熵用于下一時間段另一光路探測結果的條件最小熵下邊界的計算；利用實時估算的可提取真隨機數比率進行隨即提取，保證了系統的安全性；嚴苛的可提取真隨機數比率邊界確保了無論源是否為竊聽者所竊聽或制備，隨機數發生器的安全性都與源的安全性無關。