【技术实现步骤摘要】
本文涉及随机数产生领域，尤其涉及一种高维量子随机数阵列产生系统。
技术介绍
1、现有技术中基于光源的随机数生成方法包括：一、利用衰减的光源入射两路探测器，基于时间测量，一路探测器作判断，另一路探测器在判断确认后输出随机数；二、源无关的随机数发生器，即使熵源被控制也可通过控制检测端生成可信的随机数；三、通过热光源不可预测性输出随机数位流。
2、上述基于光源的随机数生成方法只能输出一维随机数，不能同时生成高维随机数。
技术实现思路
1、本文用于解决现有技术中基于光源的随机数生成方法只能产生一维随机数，不能满足高维随机数需求的场景。
2、为了解决上述技术问题，本文一方面提供一种高维量子随机数阵列产生系统，包括：依次设置的激光器、超构透镜阵列、收集组件、滤色组件、偏振分束组件及一单光子探测器阵列；
3、所述激光器用于产生激发光子；
4、所述超构透镜阵列用于接收所述激发光子，根据所述激发光子产生参量下转换过程并生成高维纠缠光子对；
5、所述收集组件用于对所述高维纠缠光子对进行收集；
6、所述滤色组件用于阻挡所述激发光子并透过所述收集组件收集的高维纠缠光子对；
7、所述偏振分束组件用于对透过所述滤色组件的高维纠缠光子对进行分离处理，得到单偏振方向的光子；
8、所述单光子探测器阵列用于接收单偏振方向的光子，根据单偏振方向的光子生成高维量子随机数阵列。
9、作为本文进一步实施例中，所述超构透
10、所述基板用于接收激发光子，激光光子经过纳米天线单元聚焦于非线性晶体中后发生参量下转换过程，得到参量下转换光子对；
11、在基板上布置纳米天线单元过程包括：
12、设计纳米天线单元库，所述纳米天线单元库中每一纳米天线单元为光提供不同的相位延迟；
13、根据预先设计基板上相位分布，将纳米天线单元库中相应天线单元布置于基板的对应相位需求位置。
14、作为本文进一步实施例中，所述基板由比所述收集组件所用材料折射率低的材料制成，所述纳米天线单元选用在可见及红外波段折射率高于预设折射率且损耗小于预设损耗值的材料制成。
15、作为本文进一步实施例中，所述基板由氧化硅、氟化钙和氧化铝其中之一材料制成；
16、所述纳米天线单元由氮化镓或氧化钛材料制成。
17、作为本文进一步实施例中，所述单光子探测器阵列包括多个单光子探测器，每一单光子探测器包括：信号转换模块、比较模块、数字转换器；
18、所述信号转换模块用于将一单偏振方向的参量下转换光子转换为单光子探测器电信号；
19、所述比较模块用于确定单光子探测器电信号与参考信号计数周期内曝光周期的时间差，所述参考信号由单光子探测器的自身产生的周期电信号确定；
20、所述数字转换器用于将到时间差转换为量子随机数。
21、作为本文进一步实施例中，当所述单光子探测器阵列的参考信号计数周期内的一曝光周期采集到了光子，则剩余曝光周期不再采集光子。
22、作为本文进一步实施例中，高维量子随机数阵列产生系统还包括：处理设备，用于接收单光子探测器阵列产生的高维量子随机数阵列，利用如下公式计算最小熵h∞：
23、
24、其中，nb为单光子探测器阵列中数字转换器的位数，λ为单位时间入射单光子探测器的光子数，t为曝光时间，η为单个单光子探测器的采集效率，m为计数周期内曝光周期的个数；
25、将最小熵h∞作为采集随机性的比例对高维量子随机数阵列进行随机性提取，得到符合随机数统计检验要求的真随机数阵列。
26、作为本文进一步实施例中，高维量子随机数阵列产生系统还包括：透镜组件，设置于所述激光器及所述超构透镜阵列之间，用于对所述激发光子光束进行缩小处理，以使入射至所述超构透镜阵列的光束与超构透镜阵列尺寸相对应。
27、作为本文进一步实施例中，高维量子随机数阵列产生系统还包括：半波片组件，设置于所述激光器及透镜组件之间，用于改变激发光子偏振，以匹配超构透镜阵列的光轴。
28、作为本文进一步实施例中，高维量子随机数阵列产生系统包括两个单光子探测器阵列，分别设置于偏振分束组件的两侧，由两个单光子探测器阵列产生的高维量子随机数阵列构成具有纠缠特性的量子随机数阵列。
29、本文提供的高维量子随机数阵列产生系统通过将其设计为包括依次设置的激光器、超构透镜阵列、收集组件、滤色组件、偏振分束组件及一单光子探测器阵列，利用超构透镜阵列产生多对纠缠光子对(即参量下转换光子对)，利用收集组件、滤色组件及偏振分束组件将纠缠光子对高效、精确地发送至单光子探测器阵列，利用单光子探测器阵列对各纠缠光子对偏振方向分开的转换光子进行识别并将其转换为高维量子随机数阵列。
30、为让本文的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
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1.一种高维量子随机数阵列产生系统，其特征在于，包括：依次设置的激光器、超构透镜阵列、收集组件、滤色组件、偏振分束组件、一单光子探测器阵列；
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述超构透镜阵列包括：基板、设置于基板上的多个纳米天线单元以及位于纳米天线单元焦距处的非线性晶体；
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述基板由比所述收集组件所用材料折射率低的材料制成，所述纳米天线单元选用在可见及红外波段折射率高于预设折射率且损耗小于预设损耗值的电介质材料制成。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述基板由氧化硅、氟化钙和氧化铝其中之一材料制成；
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述单光子探测器阵列包括多个单光子探测器，每一单光子探测器包括：信号转换模块、比较模块、数字转换器；
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，当所述单光子探测器阵列的参考信号计数周期内的一曝光周期采集到了光子，则剩余曝光周期不再采集光子。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：处理设备，用于接收单光子探测器阵
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：透镜组件，设置于所述激光器及所述超构透镜阵列之间，用于对所述激发光子光束进行缩小处理，以使入射至所述超构透镜阵列的光束与超构透镜阵列尺寸相对应。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括：半波片组件，设置于所述激光器及透镜组件之间，用于改变激发光子偏振，以匹配超构透镜阵列的光轴。
10.如权利要求1所述系统，其特征在于，所述系统包括两个单光子探测器阵列，分别设置于偏振分束组件的两侧，由两个单光子探测器阵列产生的高维量子随机数阵列构成具有纠缠特性的量子随机数阵列。
...【技术特征摘要】
1.一种高维量子随机数阵列产生系统，其特征在于，包括：依次设置的激光器、超构透镜阵列、收集组件、滤色组件、偏振分束组件、一单光子探测器阵列；
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述超构透镜阵列包括：基板、设置于基板上的多个纳米天线单元以及位于纳米天线单元焦距处的非线性晶体；
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述基板由比所述收集组件所用材料折射率低的材料制成，所述纳米天线单元选用在可见及红外波段折射率高于预设折射率且损耗小于预设损耗值的电介质材料制成。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述基板由氧化硅、氟化钙和氧化铝其中之一材料制成；
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述单光子探测器阵列包括多个单光子探测器，每一单光子探测器包括：信号转换模块、比较模块、数字转换器；
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，...
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