【技术实现步骤摘要】
基于CMOS探测的量子真随机数生成器芯片及方法
本专利技术属于IPC分类G06F电数字数据处理
，具体涉及随机数生成技术，尤其是基于CMOS探测的量子真随机数生成器芯片及方法。
技术介绍
在统计学的不同技术中需要使用随机数，比如在从统计总体中抽取有代表性的样本的时候，或者在将实验动物分配到不同的试验组的过程中，或者在进行蒙特卡罗模拟法计算的时候等等。随机数是专门的随机试验的结果。在统计学的不同技术中需要使用随机数，比如在从统计总体中抽取有代表性的样本的时候，或者在将实验动物分配到不同的试验组的过程中，或者在进行蒙特卡罗模拟法计算的时候。随机数在量子通信、密码学、博彩业、蒙特卡洛模拟、数值计算、随机抽样、神经网络计算、传统信息安全等众多的领域中有着广泛的应用。产生随机数有多种不同的方法。这些方法被称为随机数发生器。随机数最重要的特性是：它所产生的后面的那个数与前面的那个数毫无关系。随机数发生器一般分为两类：伪随机数发生器和真随机数发生器。伪随机数发生器一般由算法产生，其生成的序列取决于算法和使用的初始值，所以其本质上并非真正的随机序列。真随机数发生器一般采用具...
【技术保护点】
1.基于CMOS探测的量子真随机数生成器芯片,其特征在于，芯片内置模块包括：光源、CMOS传感器、后处理单元；光源安装在CMOS传感器中的CMOS像素阵列前方，在CMOS传感器中的CMOS像素阵列依次连接模拟放大器和模数转换器；CMOS传感器中的模数转换器连接到后处理单元中的处理器；在后处理单元中，处理器进一步连接到提取器。
【技术特征摘要】
1.基于CMOS探测的量子真随机数生成器芯片,其特征在于，芯片内置模块包括：光源、CMOS传感器、后处理单元；光源安装在CMOS传感器中的CMOS像素阵列前方，在CMOS传感器中的CMOS像素阵列依次连接模拟放大器和模数转换器；CMOS传感器中的模数转换器连接到后处理单元中的处理器；在后处理单元中，处理器进一步连接到提取器。2.基于CMOS探测的量子真随机数生成方法，其特征在于，采用CMOS像素阵列接收光源信号并转换成电信号，经过放大处理和模数转换，再由提取器从信号中提取出量子随机数；调整CMOS的采集速率、像素阵列数量参数，获得覆盖2Mbps到2Gbps速率区间的随机数输出；后处理单元中，处理器连接有输出接口；其中：光源，采用可见光波段的LED光源，随机发射光子；CMOS传感器包括CMOS像素阵列、模拟放大器、模数转换器；CMOS像素阵列，用于接收光子并转换成电信号；模拟放大器，用于对电信号进行放大；模数转换器，用于将放大后的信号转换成数字信号，并发送给处理器做进一步的处理；后处理单元包括：处理器和提取器；所述处理器，用于接收数字信号，计算每个像素的最小熵，并根据最小熵值进行统计和筛选，确定是否把该像素的数据发送给提取器；提取器，对接收到的数据进行随机数提取，得到QRN随机数序列，并输出随机数。3.如权利要求1所述的基于CMOS探测的量子真随机数生成器芯片，其特征在于，光源选自发光二极管、激光二极管类随机发射光子的光源；所述光源由稳流电路驱动；所述CMOS传感器除了在吸收光子数非常小和吸收光子数接近饱和时之外具有大范围的线性工作区间；所述模数转换器的位数与CMOS像素阵列吸收的饱和光子数相匹配，即其位数d满足条件：2d大于CMOS像素阵列吸收的饱和光子数；所述处理器实时统计每个像素吸收的光子数的平均值，并把每个像素的平均值和预设的阈值区间比较，如果某像素的平均值处于阈值区间之内则把该像素的数据发送给提取器进行提取，否则舍弃该像素的数据；所述提取器从长度m的低熵值序列中提取长度k的高熵值序列，其中m>k；所述提取器选自包括Universalhashfunction、Toeplitz矩阵哈希提取器、Trevisan提取器、HMAC(Hash-basedMessageAuthenticationCode)算法或其他随机性提取器。4.如权利要求1所述的基于CMOS探测的量子真随机数生成器芯片，其特征在于，采用可见光波段的LED光源，随机发射光子；设光源在时间间隔T发射的平均光子数为n，其在时间间隔T内发射的光子数是符合标准差为的泊松分布；CMOS像素阵列输出值随着照射光子数增加而线性变化，通过统计测量值的均值和方差比值来...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏从俊，夏跃峰，李在光，
申请(专利权)人：弦海上海量子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31
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