[實用新型]一種基于多縱模激光器的高速量子隨機數(shù)發(fā)生裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201822207686.8
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN209433389U
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戴微微;朱雪妍
• 申請（專利權(quán)）人: 北京中創(chuàng)為量子通信技術(shù)有限公司
• 主分類號: G06F7/58
• 分類號: G06F7/58
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本申請?zhí)峁┮环N基于多縱模激光器的高速量子隨機數(shù)發(fā)生裝置，波分器件的輸入端與多縱模激光器相連接，波分器件用于將多縱模激光器發(fā)射的光分成至少兩路的不同中心波長的光，波分器件的輸出端的每一路可根據(jù)需求均與一個干涉儀的輸入端連接；干涉儀的輸出端與接收探測模塊的輸入端相連接，接收探測模塊具有與干涉儀的數(shù)量一致的通道，每個通道均連接一個干涉儀；接收探測模塊的輸出端與數(shù)據(jù)采集處理模塊的輸入端相連接。因此，利用多縱模激光器的光譜特點，將一個激光器發(fā)射的含有多種譜線的光波通過波分器件分成多路不同中心波長的光波，多通道并行工作，提高了量子隨機數(shù)的產(chǎn)生速率。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及量子隨機數(shù)產(chǎn)生技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于多縱模激光器的高速量子隨機數(shù)發(fā)生裝置。

背景技術(shù)

隨機數(shù)在數(shù)值計算、統(tǒng)計分析、蒙特卡羅模擬、博彩業(yè)、碼分多址系統(tǒng)、數(shù)字通信、雷達測試、遙控遙測、量子力學(xué)基礎(chǔ)檢驗、網(wǎng)絡(luò)驗證碼等諸多方面起著非常重要的作用,在密碼學(xué)中也有著廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)代經(jīng)典密碼技術(shù)和量子密碼技術(shù)中的基礎(chǔ)就是隨機數(shù)。

從原理上來看，隨機數(shù)可以分為兩類即偽隨機數(shù)和真隨機數(shù)。偽隨機數(shù)是通過給定初始值，然后運用某種算法生成的，可以通過一些隨機性的統(tǒng)計測試，獲取方式簡單，因此被廣泛應(yīng)用。但顧名思義，偽隨機數(shù)不是完全隨機的隨機數(shù)，它通過特定演算推導(dǎo)后可準(zhǔn)確預(yù)測，因此在許多較高安全保護領(lǐng)域，偽隨機數(shù)非常難以滿足需求。

利用經(jīng)典物理過程，如電路的熱噪聲、放射性元素衰變、FPGA電子元件噪聲等可以產(chǎn)生真隨機數(shù)。這些隨機數(shù)是基于物理過程而不是數(shù)學(xué)算法，它們可以克服計算能力的攻擊，但是這些隨機數(shù)據(jù)都是基于經(jīng)典物理過程而獲得的，經(jīng)典物理過程可能被攻擊者所影響，因而其隨機性在本質(zhì)上無法得到保證。20世紀(jì)初發(fā)展起來區(qū)別于經(jīng)典物理學(xué)的量子物理學(xué)，其基本原理便是不確定性，我們利用這一不確定性的基本原理可以產(chǎn)生完全的量子隨機數(shù)，即真隨機數(shù)。

經(jīng)過多年的發(fā)展目前已經(jīng)有多種量子隨機數(shù)發(fā)生器方案，例如基于單光子路徑選擇方案、基于光子到達時間的方案、基于真空態(tài)漲落的方案、基于激光器相位噪聲的方案等。

隨著信息社會的發(fā)展，高速率、低成本的量子隨機數(shù)的需求越來越強烈。提高量子隨機數(shù)的產(chǎn)生速率現(xiàn)有方法大多是通過多路單縱模光源（如單縱模DFB激光器）并行發(fā)生，因此該方案需要使用多光源，光源的使用率低。

發(fā)明內(nèi)容

本申請?zhí)峁┮环N基于多縱模激光器的高速量子隨機數(shù)發(fā)生裝置，以解決現(xiàn)有的量子隨機數(shù)發(fā)生裝置需要使用多光源，光源的使用率低。

一種基于多縱模激光器的高速量子隨機數(shù)發(fā)生裝置，包括：多縱模激光器、波分器件、若干個干涉儀、接收探測模塊以及數(shù)據(jù)采集處理模塊；

所述波分器件的輸入端與所述多縱模激光器相連接，所述波分器件用于將多縱模激光器發(fā)射的光分成至少兩路的不同中心波長的光，所述波分器件的輸出端的每一路可根據(jù)需求均與一個干涉儀的輸入端連接；

干涉儀的輸出端與所述接收探測模塊的輸入端相連接，所述接收探測模塊具有與干涉儀的數(shù)量一致的通道，每個通道均連接一個干涉儀；

所述接收探測模塊的輸出端與數(shù)據(jù)采集處理模塊的輸入端相連接。

優(yōu)選地，所述波分器件為1×N的AWG濾波器，其中N≥2，N為正整數(shù)。

優(yōu)選地，所述接收探測模塊包括光電探測器、放大器以及模數(shù)轉(zhuǎn)化器；

所述光電探測器用于將接收的光信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號；

所述放大器用于將電信號放大成幅值合適的電壓信號；

所示模數(shù)轉(zhuǎn)化器用于將電壓信號處理成數(shù)字信號。

優(yōu)選地，所述光電探測器為光電二極管。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集處理模塊的平臺為FPGA、DSP、GPU或CPU。