[發(fā)明專利]基于庫倫阻塞效應(yīng)的量子隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方法、裝置及發(fā)生器

在審

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• 申請日: 2020-08-05
• 公開（公告）號: CN111880764A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉敦偉;馬喆;張國萬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航天科工集團(tuán)第二研究院
• 主分類號: G06F7/58
• 分類號: G06F7/58;G06N10/00
• 代理公司: 中國航天科工集團(tuán)公司專利中心 11024
• 代理人: 張國虹

1.一種量子隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方法，其特征在于，利用單電子器件作為量子隨機(jī)熵源，調(diào)整量子隨機(jī)熵源的電極與偏壓，引起庫倫阻塞效應(yīng)變化，產(chǎn)生隧穿信號；采集隧穿信號，并將采集后的信號進(jìn)行后處理算法處理，形成可供加密使用的隨機(jī)數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方法，其特征在于，所述量子隨機(jī)熵源選用靜電屏蔽效應(yīng)的Si基單電子隧穿結(jié)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的量子隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方法，其特征在于，所述單電子隧穿結(jié)為兩個，分別與納米點(diǎn)級聯(lián)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方法，其特征在于，所述隧穿信號經(jīng)放大后作為原始基于庫倫阻塞效應(yīng)的量子熵源信號。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方法，其特征在于，采用D觸發(fā)器進(jìn)行信號采樣。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方法，其特征在于，所述后處理算法為Huffman編碼方法。

7.一種量子隨機(jī)數(shù)生成裝置，其特征在于，包括：

信號獲取單元：利用單電子器件引起的庫倫阻塞效應(yīng)變化，產(chǎn)生隧穿信號；

信號放大單元：用于將產(chǎn)生的隧穿信號放大；

信號采集單元：將放大信號轉(zhuǎn)換為初步隨機(jī)序列；

數(shù)據(jù)處理單元：數(shù)學(xué)后處理優(yōu)化初步隨機(jī)序列得到量子隨機(jī)數(shù)。

8.一種量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，包括依次電連接的熵源、放大器、采樣器和后處理器，其特征在于，所述熵源為能引發(fā)庫倫阻塞效應(yīng)的單電子器件。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，其特征在于，所述單電子器件包括兩個與納米點(diǎn)級聯(lián)的單電子隧穿結(jié)。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，其特征在于，所述放大器為nMOS管，所述采樣器為D觸發(fā)器。