一种具有光源监控功能的量子随机数发生器及方法技术

本发明专利技术公开了一种具有光源监控功能的量子随机数发生器及方法，可以将其应用于不可信光源的量子随机数发生器中。在本发明专利技术中，经过调制的光脉冲分束后得到信号光和闲置光，信号光到达测量端，闲置光在本地端进行探测，闲置光首先经过一个衰减器后，再由单光子探测器进行探测。调整衰减器不同衰减系数得到不同的计数事件，基于以上计数事件，对零光子、单光子、双光子的光子数分布的上下界进行估计，得到在不可信光源下传输单个光子的观测概率，进而得到可提取随机数的最小熵。本发明专利技术有效降低了光强波动对最小熵的影响，保证了量子随机数的随机性和生成效率。机性和生成效率。机性和生成效率。

【技术实现步骤摘要】
一种具有光源监控功能的量子随机数发生器及方法


[0001]本专利技术涉及不可信光源的量子随机数系统，尤其是一种具有光源监控功能的量子随机数发生器及方法。

技术介绍

[0002]随机数在现代科学和商业领域发挥着至关重要的作用，例如密码学、算法和仿真，所以如何生成高速率、高性能的随机数成为至关重要的科学问题。目前利用计算机产生的随机数，一般都是使用确定性过程。然而，原则上这类随机数是可预测的，被称为伪随机数。作为一种理想的替代方法，量子随机数发生器(QRNG)在过去的几年中引起了广泛的关注，因为它利用了量子力学的基本不确定性，可以产生不可预测的真随机数。根据设备是否受信，我们将量子随机数发生器分为三类，即设备受信量子随机数发生器、设备无关量子随机数发生器和(DI
‑
QRNG)半设备无关量子随机数发生器(SDI
‑
QRNG)。其中设备受信量子随机数发生器假设光源、探测器等完全符合设定的物理模型且不被窃听者控制。在这种条件下，通过设计合适的方案可产生高速可用的量子随机数，该类量子随机数发生器技术发展比较成熟，目前逐渐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有光源监控功能的量子随机数发生器，其特征在于，包括态制备部分、分束器、监控端和测量端；所述监控端包括衰减器和单光子探测器D1；光源发出的光脉冲通过态制备部分和分束器后得到闲置光和信号光，闲置光到达监控端，信号光到达测量端；所述测量端包括第二偏振控制器、偏振分束器PBS、单光子探测器D2和单光子探测器D3；第二偏振控制器与偏振分束器PBS连接，第二偏振控制器用于调节偏振，偏振分束器PBS用于将偏振光分成两束，一束到达单光子探测器D2，另一束到达单光子探测器D3，记录单光子探测器D2和单光子探测器D3的输出结果b∈{0,1}；在监控端，调解衰减器VOA不同的衰减系数，由单光子探测器D1进行探测，估计信号光中的光子数分布，根据单光子探测器D1的响应得到不同的计数事件。2.一种具有光源监控功能的量子随机数发生方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，发送端首先将光源随机调制到三种不同强度λ∈{μ,ν,ο}，分别对应于信号态、诱骗态和真空态，同时根据输入x∈{0,1,2,3}使用第一偏振控制器制备量子态ρ
x
，然后经过调制的光脉冲分束后得到的信号光和闲置光；步骤2，闲置光首先经过衰减器，调节衰减器不同的衰减系数，再由单光子探测器D1进行探测，最后根据单光子探测器D1的响应得到不同的计数事件；通过不同的计数事件对信号光中零光子、单光子、双光子概率的上下界进行估计，得到单光子条件下的观测概率来构建维度目击值矩阵，进而算出可提取随机数的最小熵；步骤3，根据最小熵计算得到量子随机数发生器的随机性，根据随机性大小提取最终的随机数。3.根据权利要求2所述一种具有光源监控功能的量子随机数发生方法，其特征在于，步骤2具体包括如下：步骤2.1，闲置光首先经过衰减器，调节衰减器不同的衰减系数，再由单光子探测器D1进行探测，最后根据单光子探测器D1的响应得到不同的计数事件；表示为探测器端不响应的概率P
μ
(η
i
)，其中η
i
表示衰减器的衰减系数，i＝0,1,2；表示衰减器的衰减系数，i＝0,1,2；表示衰减器的衰减系数，i＝0,1,2；在上式中，表示平均光强为μ时光源中n光子数的分布概率，服从泊松分布，Y0表示单光子探测器D1的暗计数率；步骤2.2,通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：方伟，王琴，张春辉，李剑，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：