[發(fā)明專利]基于光子數(shù)量探測的隨機(jī)數(shù)生成系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811334408.7
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109471611A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁焰;費(fèi)起來;劉志鶴;曾和平
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號: G06F7/58
• 分類號: G06F7/58
• 代理公司: 上海百一領(lǐng)御專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31243
• 代理人: 王路豐;汪祖樂

1.一種基于光子數(shù)量探測的隨機(jī)數(shù)生成系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)包括：

光源裝置，用于產(chǎn)生激光脈沖并調(diào)節(jié)激光脈沖的頻率和功率；

分束裝置，用于對激光脈沖進(jìn)行分束，產(chǎn)生多路激光脈沖；

探測裝置，包括雪崩光電二極管和雪崩信號處理電路，用于根據(jù)探測到的激光脈沖中的光子產(chǎn)生雪崩信號，并對雪崩信號進(jìn)行濾波、提取和整形處理，所述雪崩光電二極管的電壓由門脈沖和直流偏置電壓共同提供；

信號合成裝置，用于對多路處理后的雪崩信號進(jìn)行合并；

隨機(jī)數(shù)生成裝置，用于根據(jù)合并后的雪崩信號識別出光子數(shù)量并根據(jù)所述光子數(shù)量生成隨機(jī)數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述光源裝置包括激光器和可調(diào)衰減器，所述激光器用于產(chǎn)生激光脈沖，所述可調(diào)衰減器用于調(diào)節(jié)激光脈沖的頻率和功率。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述信號合成裝置為功率分配器。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述功率分配器的分配比為1：1。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述分束裝置包括光纖和光纖分束器，所述光纖用于傳輸激光脈沖，所述光纖分束器用于對激光脈沖進(jìn)行分束。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述光纖分束器的分束比為1：1。

7.一種隨機(jī)數(shù)生成方法，其中，該方法采用了包括光源裝置、分束裝置、探測裝置、信號合成裝置和隨機(jī)數(shù)生成裝置的系統(tǒng)，所述方法包括：

光源裝置產(chǎn)生激光脈沖，并將所述激光脈沖輸出到分束裝置；

分束裝置將所述激光脈沖分解為多路激光脈沖輸出到探測裝置；

探測裝置根據(jù)探測到的激光脈沖中的光子產(chǎn)生雪崩信號，并將處理后的雪崩信號輸出到信號合成裝置；

信號合成裝置將多路處理后的雪崩信號合并，將合并后的雪崩信號輸出到隨機(jī)數(shù)生成裝置；

隨機(jī)數(shù)生成裝置根據(jù)合并后的雪崩信號識別出光子數(shù)量并根據(jù)所述光子數(shù)量生成隨機(jī)數(shù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，在生成隨機(jī)數(shù)之前，還包括：

對光源裝置產(chǎn)生的激光脈沖進(jìn)行標(biāo)定。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述光源裝置包括激光器和可調(diào)衰減器；對光源裝置產(chǎn)生的激光脈沖進(jìn)行標(biāo)定，包括：

通過所述可調(diào)衰減器調(diào)節(jié)所述激光器的功率到單光子量級；

所述激光器生成并發(fā)送激光脈沖，所述激光脈沖經(jīng)過可調(diào)衰減器、分束裝置到達(dá)探測裝置；

探測裝置根據(jù)激光脈沖生成雪崩信號并將所述雪崩信號輸出到信號合成裝置；

根據(jù)信號合成裝置輸出的合并后雪崩信號的幅值，調(diào)節(jié)直流偏置電壓使得多個(gè)探測裝置中雪崩光電二極管的探測效率相同且保持不變。