[发明专利]基于光的自鉴别量子随机数发生器

权利要求书

1.基于光的自鉴别随机数发生器(1100，1200，1300)，其包括：

-状态发生器(1102)，所述状态发生器(1102)被配置用来产生相干状态的量子系统；

-极化状态分析器(1104)，所述极化状态分析器(1104)被配置成将量子系统投射到四个不同极化状态中的一个极化状态，以及检测四个不同极化状态中的每个极化状态；

-原始位发生器(1106)，所述原始位发生器(1106)被配置成将量子系统转换成单个光子并且检测此单个光子是处在与第一二进制数相应的第一极化状态还是处在与第二二进制数相应的第二极化状态；以及

-系统控制装置(1108)，所述系统控制装置(1108)被配置成接收来自极化状态分析器和原始位发生器的信号，这些信号与极化状态相对应，以及根据单个光子的第一和第二极化状态输出随机数。

2.根据权利要求1所述的系统，其中状态发生器(1102)还包括下列各项中的一项：

激光二极管、发光管、及发光二极管。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述量子系统还包括电磁辐射脉冲。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述极化状态分析器(1104)还包括：

第一分束器(1202)，该第一分束器(1202)被配置成将量子系统分离成第一反射量子系统和第一传输量子系统，第一反射量子系统和第一传输量子系统两者都处在第一极化状态；

第二分束器(1204)，该第二分束器(1204)被配置成将第一传输量子系统分离成第二反射量子系统和第二传输量子系统，第二反射量子系统和第二传输量子系统两者都处在第一极化状态并且第二传输量子系统被导向原始位发生器；

半波片(1206)，该半波片(1206)被配置成接收处在第一极化状态的第一反射量子系统并输出处在第二极化状态的第一反射量子系统；

四分之一波片(1208)，该四分之一波片(1208)被配置成接收第一极化状态的第二反射量子系统并输出第三极化状态的第二反射量子系统；

第一极化分束器(1210)，该第一极化分束器(1210)被配置成将第一反射量子系统分离为第一水平极化的量子系统和第一垂直极化的量子系统；

第二极化分束器(1212)，该第二极化分束器(1212)被配置成将第二反射量子系统分离为第二水平极化的量子系统和第二垂直极化的量子系统；及

四个光电二极管检测器(1214-1217)，每个光电二极管检测器被配置成用来检测水平和垂直极化量子系统中的一个极化量子系统。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述极化状态分析器(1104)还包括：

分束器(1302)，该分束器(1302)被配置成将量子系统分离成反射的量子系统和传输的量子系统，该反射的和传输的量子系统两者都处在第一极化状态并且传输量子系统被导向原始位发生器；

凹透镜(1304)，该凹透镜(1304)被配置成接收反射的量子系统并输出发散的量子系统；

象限极化滤波器(1306)，该象限极化滤波器(1306)被配置成接收发散的量子系统并输出四个量子系统，这四个量子系统中的每个量子系统处在四个极化状态中的一个极化状态；以及

象限光电二极管检测器(1308)，该象限光电二极管检测器(1308)被配置成分别检测处在四个极化状态的四个量子系统中的每个量子系统。

6.根据权利要求1所述的系统，其中该原始位发生器(1106)还包括：

衰减器(1120)，该衰减器(1120)被配置成将处在相干状态的量子系统转换成真空状态或单个光子，此单个光子处在相互正交的第一和第二极化状态的线性叠加状态；

极化分束器(1224)，该极化分束器(1224)被配置成传输第一极化状态的单个光子并反射第二极化状态的单个光子；

延迟光纤(1226)，其与极化分束器相连接并配置成传输第二极化状态的单个光子；以及

单光子计数模块(1230)，该单光子计数模块(1230)被配置成检测处在第一极化状态或第二极化状态的单个光子并向系统控制装置输出相应的信号。