The utility model discloses a high-speed real-time quantum random number generator based on photoelectric hybrid integration, which comprises a light source connected sequentially, a random number chip and an electronic readout circuit, wherein the random number chip comprises an optical beam splitter, a first and a second optical attenuator, a first and a second photodetector and a transimpedance amplifier, and two output ports of the optical beam splitter. The first and the second optical attenuators are connected independently; the output terminal of the first optical attenuator is connected with the first photodetector; the output terminal of the second optical attenuator is connected with the second photodetector; and the output terminal of the first and the second photodetector is connected with the transimpedance amplifier. The above scheme can greatly reduce the volume of quantum random number system, improve the stability and output rate of the system, and reduce the cost.
【技术实现步骤摘要】
基于光电混合集成的高速实时量子随机数发生器
本技术涉及量子随机数产生
,尤其涉及一种基于光电混合集成的高速实时量子随机数发生器。
技术介绍
随机数是一种广泛使用的基础资源,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领域都有着广泛而重要的应用。量子随机数发生器的随机性保障源于量子物理原理,相比于传统的伪随机数发生器和噪声源随机数发生器,其随机性来源更加清晰,并可采用最小熵理论严格证明其随机性,因而具有更高的安全性,特别适合对于随机性要求较高的应用场景。量子随机数发生器,通过对其进行建模,可以估算出原始数据的最小熵,并据此进行随机性提取并得到最终的量子随机数。量子随机数发生器可以有多种方案来实现,例如光子路径选择方案、光子到达时间方案、激光相位波动方案和测量器件无关的量子随机数方案等。然而从实用化的角度来说,量子随机数发生器需要具有体积小、随机数产生速率高、稳定性强的特点。上述方案中,单光子路径选择的方案,其比特率为1Mbps量级;光子到达时间方案,其比特率为100Mbps量级;激光相位波动的方案,比特率可达50Gbps以上,但是由于此方案中干涉仪的稳定性尤为重要,导致此方案在实用化中体积较大,对振动和温度很敏感,容易在使用中出现问题。在实际应用中,尤其是在下一代高速量子通信系统中,需要随机数速率达到10Gbps以上,并且需要更小的体积和更高的稳定性。为了解决上述问题,基于光电混合集成的高速实时量子随机数发生器被提了出来,其输出的随机数的速率可达10Gbps以上,可以满足实用化中对高速随机数的需求。硅基 ...
【技术保护点】
1.一种基于光电混合集成的高速实时量子随机数发生器,其特征在于,包括:依次连接的光源、随机数芯片与电子学读出电路;其中:所述随机数芯片包括:光分束器、第一与第二光衰减器、第一与第二光电探测器以及跨阻放大器;所述光分束器的两个输出端分别独立连接第一与第二光衰减器;第一光衰减器输出端连接第一光电探测器,第二光衰减器输出端连接第二光电探测器;第一与第二光电探测器的输出端连接跨阻放大器。
【技术特征摘要】
1.一种基于光电混合集成的高速实时量子随机数发生器,其特征在于,包括:依次连接的光源、随机数芯片与电子学读出电路;其中:所述随机数芯片包括:光分束器、第一与第二光衰减器、第一与第二光电探测器以及跨阻放大器;所述光分束器的两个输出端分别独立连接第一与第二光衰减器;第一光衰减器输出端连接第一光电探测器,第二光衰减器输出端连接第二光电探测器;第一与第二光电探测器的输出端连接跨阻放大器。2.根据权利要求1所述的一种基于光电混合集成的高速实时量子随机数发生器,其特征在于,所述光源包括:连续激光与真空态光;所述连续激光输入光分束器的一输入端,光分束器的另一输入端空置,作为真空态光输入端。3.根据权利要求1所述的一种基于光电混合集成的高速...
【专利技术属性】
技术研发人员:张军,白冰,聂友奇,刘乃乐,潘建伟,
申请(专利权)人:中国科学技术大学,
类型:新型
国别省市:安徽,34
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