一种基于反馈控制的无偏置量子随机数发生器及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于反馈控制的无偏置量子随机数发生器及控制方法，其中量子随机数发生器包括量子光源、分束器、反馈控制调节电路以及依次连接的光电探测器、信号采样电路和比较器，量子光源用于产生光信号；分束器用于光信号分为光功率比固定的两束光信号；光电探测器用于对一路光信号进行直接强度探测；信号采样电路用于得到采样电压v；比较器用于将采样电压v与初始化阈值v

【技术实现步骤摘要】
一种基于反馈控制的无偏置量子随机数发生器及控制方法


[0001]本专利技术涉及量子随机数发生器
，尤其涉及一种基于反馈控制的无偏置量子随机数发生器及控制方法。

技术介绍

[0002]当前，实用化的量子随机数发生器(Quantum Random Number Generator,QRNG)依据其测量结果的维度可以分为离散型和连续型。离散型是指QRNG的探测输出是离散的，主要基于(准)单光子源和单光子探测。其优势是原理简单，量子模型清晰；其缺点是随机数产生速率受限于单光子探测器的死时间、探测效率、时间抖动等因素。代表性方案包括测量光子的空间分辨性、测量光子的时间分辨性、测量量子态的光子数分布等。连续型是指QRNG的探测输出是连续的，主要基于宏观探测。其优势是产生速率高；其缺点是系统建模复杂，信息论安全性证明困难。代表性方案包括测量真空涨落噪声、测量激光相位噪声、测量放大自发辐射噪声等。
[0003]测量量子态光子数分布方案的一般原理如图1所示，该方案一般采用具有明确光子数统计分布的量子光源产生光信号，例如泊松分布光源(强衰减激光器、发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于反馈控制的无偏置量子随机数发生器，包括：量子光源，用于产生光信号；光电探测器，用于对光信号进行直接强度探测，在每一个探测时间窗口内得到正比于光子数目n的光电流i；信号采样电路，用于得到正比于光电流i的采样电压v；比较器，用于将每次的采样电压v与初始化阈值v
e
进行比较，得到随机序列；其特征在于，还包括：分束器，用于将所述量子光源产生的光信号分为光功率比固定的两束光信号，其中一路光信号进入所述光电探测器；反馈控制调节电路，用于实时测量另一路光信号的光功率P以计算光功率增量ΔP，再基于光功率增量ΔP和反馈控制类型计算出所需的量子光源驱动信号大小，并对所述量子光源的光功率大小进行调节。2.根据权利要求1所述的一种基于反馈控制的无偏置量子随机数发生器，其特征在于，所述反馈控制调节电路包括：光功率计，用于实时测量另一路光信号的光功率P；微控制器，用于将光功率P与初始化时的光功率P0进行比较，计算得到光功率增量ΔP＝P
‑
P0，基于光功率增量ΔP和反馈控制类型计算出所需的量子光源驱动信号大小；数模转换器，用于将量子光源驱动信号转换为量子光源驱动模拟信号；光源驱动，用于根据量子光源驱动模拟信号完成对量子光源光功率大小的调节。3.根据权利要求2所述的一种基于反馈控制的无偏置量子随机数发生器，其特征在于，所述反馈控制类型包括负反馈调节和PID调节。4.根据权利要求3所述的一种基于反馈控制的无偏置量子随机数发生器，其特征在于，当反馈控制类型采用负反馈调节时，量子光源驱动信号为：V
D
＝V
′
D
+k
·
ΔP其中V
′
D
是上一次反馈调节输出的驱动电压，k为负反馈调节的比例系数。5.根据权利要求1所述的一种基于反馈控制的无偏置量子随机数发生器，其特征在于，所述分束器的分束比即两路光信号的光功率比包括50：50，即等功率分束。6.一种用于权利要求1
‑
5任一项所述的一种基于反馈控制的无偏置量子随机数发生器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.所述无偏置量子随机数发生器上电时，所述光源驱动输出预设大小的驱动电流驱动所述量子光源发出光信号，经过所述分束器分束为功率比固定的两束光光信号，其中一路光信号进入所述反馈控制调节电路，计算并设定所述比较器的初始化阈值v
e
；S2.设定好所述比较器的初始化阈值v
e
之后，所述分束器分束得到的另一路光信号经过所述光电探测器和...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨杰，徐兵杰，樊矾，刘金璐，马荔，夏骞，吴梅，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十研究所，
类型：发明
国别省市：