[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

本公開提供了一種基于相干光接收機的量子隨機數發生裝置、方法及設備，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；相干光接收機被配置為對輸入的光進行分束、偏振、干涉和轉換作用，得到電壓信號；相干光接收機的輸出端連接有數據采集處理模塊，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。本公開具有穩定性高、小型化和低成本的優點，并可實現多路隨機數生成。

技術領域

本公開屬于量子隨機數發生技術領域，具體涉及一種基于相干光接收機的量子隨機數發生裝置、方法及設備。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

隨機數是一種廣泛使用的基礎資源，而隨機數發生器就是用來產生隨機數序列的一種器件。性能良好的隨機數發生器在眾多領域比如量子通信、密碼學、博彩業、蒙特卡洛模擬、數值計算、隨機抽樣等都有廣泛應用?，F有的量子隨機數發生器方案中，基于單光子路徑選擇的方案，其比特率可達到1Mbps量級；而基于光子到達時間的方案，其比特率達到了100Mbps量級。對于下一代高速量子通信系統，需要的隨機數生成的比特率需達到10Gbps以上，這就需要新的技術方案來滿足對比特率的需求。

據發明人了解，目前用于量子通信領域的隨機數發生器主要包括基于激光器波動的量子隨機數發生器和基于真空態的量子隨機數發生器兩種。但這兩種并不能很好的滿足量子通信的要求。

基于激光器波動的量子隨機數發生器基本原理如圖1所示，其工作基本流程如下：激光器工作時直流偏置在其閾值電流附近，使激光器能自發輻射并輸出連續光；激光器輸出光經過環形器后輸入到不等臂F-M干涉儀中；連續光經過干涉儀發生干涉后經環形器后被探測器所探測，從而使激光器相位波動信息轉化為探測器輸出強度信息；采集處理模塊對探測器輸出進行放大、采樣并進行后處理得到量子隨機數。可以看出，在此過程中，必須使用到干涉儀，因此不可避免的非常容易受環境因素影響，從而導致穩定性差。此外，如果在相干光接收端增加量子隨機數發生器功能，就需要增加量子隨機數發生器模塊，不利于小型化和低成本。