【技术实现步骤摘要】
本申请涉及量子随机数，尤其涉及一种量子随机数发生器。
技术介绍
1、随机数是信息时代的一种重要基础资源。量子随机数发生器基于量子物理原理产生具有内禀随机性的真随机数，为科学仿真、密码学等领域提供了极大的助力。
2、目前量子随机数发生器主要由激光器、分束器、光电探测器、信号放大器、模数转换器和处理器组合而成。分束器将激光器发出的光信号分成多路，光电探测器将光信号转换为电流信号，信号放大器放大光电探测器输出的电流信号并转化为电压信号，模数转换器采集信号放大器输出的电压信号，处理器对模数转换器输出的数字信号处理输出随机数。然而，目前的量子随机数发生器在使用时存在着系统稳定性较差的问题。
技术实现思路
1、为克服相关技术中存在的问题，本公开提供了一种量子随机数发生器。
2、本申请提供了一种量子随机数发生器，所述量子随机数发生器包括顺次连接的光源、分束器、多个光电探测器、第一信号放大器、第二信号放大器、切换模块、模数转换器和处理器；所述分束器的入射端与所述光源连接，所述分束器用于将所述光源发出的光信号分成多路，所述多个光电探测器与多路所述光信号一一对应，所述光电探测器用于将所述光信号生成电流信号，所述第一信号放大器用于将所述电流信号转换成电压信号并放大，所述第二信号放大器用于放大所述第一信号放大器输出的电压信号，所述模数转换器用于根据放大后的电压信号生成数字信号，所述处理器用于根据所述数字信号生成量子随机数；
3、其中，所述切换模块包括切换开关和二级放大电
4、本申请的一些实施例中，所述二级放大电路包括第一运放芯片，所述第一运放芯片的输入端与所述切换开关的第一输出端连接，所述第一运放芯片的输出端与所述模数转换器的输入端连接。
5、本申请的一些实施例中，所述量子随机数发生器还包括：电压传感器，连接于所述第二信号放大器的输出端，所述电压传感器用于检测所述第二信号放大器输出的电压信号的大小；控制器，所述控制器被配置为根据所述电压传感器的检测结果控制切换所述切换开关的输出端。
6、本申请的一些实施例中，所述多个光电光电探测器均为雪崩光电二极管。
7、本申请的一些实施例中，所述多个光电探测器串联设置构成光电探测电路，所述第一信号放大器包括：i-v变换电路，所述i-v变换电路的输入端与所述光电探测电路的输出端连接，所述i-v变换电路的输出端与所述第二信号放大器的输入端连接，所述i-v变换电路用于将所述电流信号转换成电压信号并放大；自动调零电路，所述自动调零电路用于对所述i-v变换电路的输出信号进行积分，提取所述i-v变换电路的输出信号中的直流成分并反馈到所述i-v变换电路的正相输入端。
8、本申请的一些实施例中，所述自动调零电路包括第二运放芯片、电容、第一电阻和第二电阻，所述电容的两端分别连接所述第二运放芯片的反相输入端和输出端，所述第二运放芯片的正相输入端接地，所述第二运放芯片的输出端串联所述第一电阻后连接所述i-v变换电路的正相输入端，所述第二运放芯片的反相输入端串联所述第二电阻后连接所述i-v变换电路的输出端。
9、本申请的一些实施例中，所述i-v变换包括第三运放芯片、第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的两端分别与所述第三运放芯片的反相输入端和输出端连接，所述第三运放芯片的反相输入端与所述光电探测电路的输出端连接，所述第三运放芯片的正相输入端与所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端接地。
10、本申请的一些实施例中，所述第二信号放大器包括一级放大电路，所述一级放大电路的输入端与所述i-v变换电路的输出端连接，所述一级放大电路的输出端与所述切换开关的输入端连接。
11、本申请的一些实施例中，所述一级放大电路包括第四运放芯片、第五电阻、第六电阻和第七电阻，所述第五电阻串联设置于所述i-v变换电路的输出端与所述第四运放芯片的反相输入端之间，所述第六电阻的两端分别连接所述第四运放芯片的反相输入端和输出端，所述第四运放芯片的正相输入端串联所述第七电阻后接地。
12、本申请的一些实施例中，所述分束器将所述光源发出的光信号分成两路，所述多个光电探测器包括串联设置的第一光电探测器和第二光电探测器，所述第一光电探测器的负极连接正电压，所述第一光电探测器的正极连接所述i-v变换电路的输入端，所述第二光电探测器的正极连接负电压，所述第二光电探测器的负极与所述第一光电探测器的正极连接。
13、本申请提供的量子随机数发生器可以实现以下有益技术效果：
14、本申请提供的量子随机数发生器中设置有第一信号放大器和第二信号放大器，在第二信号放大器之后设置切换模块，切换模块包括切换开关和二级放大电路，切换模块可以根据实际需求将切换开关的输入端分别与切换开关的第一输出端和第二输出端切换导通，切换模块将切换开关的输入端与切换开关的第一输出端导通时，能够将电压信号经二级放大电路再次放大，从而保证模数转换器的正常转换。切换模块将切换开关的输入端与切换开关的第二输出端导通时，从第二信号放大器输出的电压信号能够直接进入模数转换器的输入端，无需再次放大电压信号。如此设计，提高了对光源强度的兼容性，在保证输入至模数转换器的电压信号满足信号使用要求的同时，避免造成电压信号的饱和，从而能够有效提高量子随机数发生器的系统稳定性。
15、参照附图来阅读对于示例性实施例的以下描述，本申请的其他特性特征和优点将变得清晰。
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1.一种量子随机数发生器，其特征在于，包括顺次连接的光源、分束器、多个光电探测器、第一信号放大器、第二信号放大器、切换模块、模数转换器和处理器；所述分束器的入射端与所述光源连接，所述分束器用于将所述光源发出的光信号分成多路，所述多个光电探测器与多路所述光信号一一对应，所述光电探测器用于将所述光信号生成电流信号，所述第一信号放大器用于将所述电流信号转换成电压信号并放大，所述第二信号放大器用于放大所述第一信号放大器输出的电压信号，所述模数转换器用于根据放大后的电压信号生成数字信号，所述处理器用于根据所述数字信号生成量子随机数；
2.根据权利要求1所述的量子随机数发生器，其特征在于，所述二级放大电路包括第一运放芯片，所述第一运放芯片的输入端与所述切换开关的第一输出端连接，所述第一运放芯片的输出端与所述模数转换器的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的量子随机数发生器，其特征在于，所述量子随机数发生器还包括：
4.根据权利要求1所述的量子随机数发生器，其特征在于，所述多个光电探测器均为雪崩光电二极管。
5.根据权利要求1至4任一项所述的量子
6.根据权利要求5所述的量子随机数发生器，其特征在于，所述自动调零电路包括第二运放芯片、电容、第一电阻和第二电阻，所述电容的两端分别连接所述第二运放芯片的反相输入端和输出端，所述第二运放芯片的正相输入端接地，所述第二运放芯片的输出端串联所述第一电阻后连接所述I-V变换电路的正相输入端，所述第二运放芯片的反相输入端串联所述第二电阻后连接所述I-V变换电路的输出端。
7.根据权利要求5所述的量子随机数发生器，其特征在于，所述I-V变换包括第三运放芯片、第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的两端分别与所述第三运放芯片的反相输入端和输出端连接，所述第三运放芯片的反相输入端与所述光电探测电路的输出端连接，所述第三运放芯片的正相输入端与所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端接地。
8.根据权利要求5所述的量子随机数发生器，其特征在于，所述第二信号放大器包括一级放大电路，所述一级放大电路的输入端与所述I-V变换电路的输出端连接，所述一级放大电路的输出端与所述切换开关的输入端连接。
9.根据权利要求8所述的量子随机数发生器，其特征在于，所述一级放大电路包括第四运放芯片、第五电阻、第六电阻和第七电阻，所述第五电阻串联设置于所述I-V变换电路的输出端与所述第四运放芯片的反相输入端之间，所述第六电阻的两端分别连接所述第四运放芯片的反相输入端和输出端，所述第四运放芯片的正相输入端串联所述第七电阻后接地。
10.根据权利要求5所述的量子随机数发生器，其特征在于，所述分束器将所述光源发出的光信号分成两路，所述多个光电探测器包括串联设置的第一光电探测器和第二光电探测器，所述第一光电探测器的负极连接正电压，所述第一光电探测器的正极连接所述I-V变换电路的输入端，所述第二光电探测器的正极连接负电压，所述第二光电探测器的负极与所述第一光电探测器的正极连接。
...【技术特征摘要】
1.一种量子随机数发生器，其特征在于，包括顺次连接的光源、分束器、多个光电探测器、第一信号放大器、第二信号放大器、切换模块、模数转换器和处理器；所述分束器的入射端与所述光源连接，所述分束器用于将所述光源发出的光信号分成多路，所述多个光电探测器与多路所述光信号一一对应，所述光电探测器用于将所述光信号生成电流信号，所述第一信号放大器用于将所述电流信号转换成电压信号并放大，所述第二信号放大器用于放大所述第一信号放大器输出的电压信号，所述模数转换器用于根据放大后的电压信号生成数字信号，所述处理器用于根据所述数字信号生成量子随机数；
2.根据权利要求1所述的量子随机数发生器，其特征在于，所述二级放大电路包括第一运放芯片，所述第一运放芯片的输入端与所述切换开关的第一输出端连接，所述第一运放芯片的输出端与所述模数转换器的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的量子随机数发生器，其特征在于，所述量子随机数发生器还包括：
4.根据权利要求1所述的量子随机数发生器，其特征在于，所述多个光电探测器均为雪崩光电二极管。
5.根据权利要求1至4任一项所述的量子随机数发生器，其特征在于，所述多个光电探测器串联设置构成光电探测电路，所述第一信号放大器包括：
6.根据权利要求5所述的量子随机数发生器，其特征在于，所述自动调零电路包括第二运放芯片、电容、第一电阻和第二电阻，所述电容的两端分别连接所述第二运放芯片的反相输入端和输出端，所述第二运放芯片的正相输入端接地，所述第二运放芯片的输出端串联所述第一电阻...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈切春，刘鹏，
申请(专利权)人：世融能量科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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