[發明專利]基于相干光接收機的量子隨機數發生裝置、方法及設備

有效

• 申請號: 201911356422.1
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN113031919B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 龔攀;劉建宏;馮斯波;劉軍
• 申請（專利權）人: 山東國迅量子芯科技有限公司
• 主分類號: G06F7/58
• 分類號: G06F7/58;G06N10/40;H04B10/61
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

1.一種基于相干光接收機的量子隨機數發生裝置，其特征是：包括本振光源、相干光接收機和數據采集處理模塊，所述本振光源連接在相干光接收機的一輸入端，相干光接收機的另一輸入端無任何光輸入，作為真空態輸入端；

所述相干光接收機被配置為對輸入的光進行分束、偏振、干涉得到真空漲落信號，再對真空漲落信號進一步轉換，得到電壓信號；

所述相干光接收機的輸出端連接有數據采集處理模塊，所述數據采集處理模塊被配置為對相干光接收機輸出的電壓信號進行數據采集并量化生成分析數據，然后將分析數據通過隨機數后處理方法處理生成隨機數，實現多路并行超高速隨機數生成；

真空態信號作為信號光進入接收機后，通過偏振分束器分成兩路正交偏振光，分別送入兩個90°光混頻器；本振光進入接收機后，由分束器分為兩路，其中一路經偏振旋轉器旋轉90°后，送入X偏振的90°光混頻器與X偏振態的信號光進行干涉；而另一路則直接送入Y偏振的90°光混頻器，與Y偏振態的信號光進行干涉；

90°光混頻器將輸入的兩路信號進行相干混頻，使四個輸出端口的相對相差分別為0°、90°、180°和270°，其中0°和180°以及90°和270°端口分別經一個平衡探測器所得的光電流直流分量相等，通過各自相減得到兩個真空漲落信號。

2.如權利要求1所述的一種基于相干光接收機的量子隨機數發生裝置，其特征是：所述相干光接收機，包括兩個輸入端子、偏振分束器、偏振旋轉器、分束器、X偏振90°混頻器、Y偏振90°混頻器、多個平衡探測器和多個放大器，其中：

第一輸入端子作為真空態輸入端；

第二輸入端子用于輸入本振光，所述分束器用于將輸入的本振光分為兩路，其中一路光傳輸路徑上設置有所述偏振旋轉器和X偏振90°光混頻器；另一路光傳輸路徑上設置有所述Y偏振90°光混頻器；

所述X偏振90°光混頻器的N個輸出端口分別設置有一個平衡探測器，各平衡探測器所得的光電流直流分量相等，通過各自相減得到N/2路真空漲落信號；

所述Y偏振90°光混頻器的N個輸出端口分別設置有一個平衡探測器，各平衡探測器所得的光電流直流分量相等，通過各自相減得到另外N/2路真空漲落信號；

N路真空漲落信號的傳輸路徑上分別設置有一放大器，能夠將所述真空漲落信號轉化為電壓信號。

3.如權利要求2所述的一種基于相干光接收機的量子隨機數發生裝置，其特征是：所述X偏振90°光混頻器包括四個相同的分束器和90°相移元件，第一分束器用于接收輸入的真空態信號，產生的兩路真空態信號的傳輸路徑上分別設置有第三分束器和第四分束器；第二分束器用于接收本振光，產生的兩路光一路能夠被第三分束器接收，另一路通過所述90°相移元件被所述第四分束器接收。

4.如權利要求2所述的一種基于相干光接收機的量子隨機數發生裝置，其特征是：所述Y偏振90°光混頻器包括四個相同的分束器和90°相移元件，第一分束器用于接收輸入的真空態信號，產生的兩路真空態信號的傳輸路徑上分別設置有第三分束器和第四分束器；第二分束器用于接收本振光，產生的兩路光一路能夠被第三分束器接收，另一路通過所述90°相移元件被所述第四分束器接收。

5.如權利要求2或3所述的一種基于相干光接收機的量子隨機數發生裝置，其特征是：所述X偏振90°光混頻器將輸入的兩路信號進行相干混頻，使四個輸出端口的相對相差分別為0°、90°、180°和270°，其中0°和180°以及90°和270°端口分別經一個平衡探測器所得的光電流直流分量相等，通過各自相減得到兩個真空漲落信號。

6.如權利要求2或4所述的一種基于相干光接收機的量子隨機數發生裝置，其特征是：所述Y偏振90°光混頻器將輸入的兩路信號進行相干混頻，使四個輸出端口的相對相差分別為0°、90°、180°和270°，其中0°和180°以及90°和270°端口分別經一個平衡探測器所得的光電流直流分量相等，通過各自相減得到兩個真空漲落信號。

7.如權利要求2所述的一種基于相干光接收機的量子隨機數發生裝置，其特征是：所述放大器為跨阻放大器；

或，所述相干光接收機為硅基集成相干光接收機。