[发明专利]一种量子随机数发生器

说明书

【技术领域】

本发明涉及量子通信领域，尤其涉及量子随机数发生方面。

【背景技术】

近年来，随着重要信息泄漏事件及黑客攻击事件的频有发生，信息安全及安全通信的重要性越来越受到关注，其中围绕量子通信展开的通信技术最为看好。

在量子通信领域中，常常利用量子密钥对信息进行加密，而量子密钥的产生又是通过随机数的产生加以算法换算得出。这也就使得随机数的重要性变得非常关键，而量子随机数作为“真随机数”一直被认为是该领域的核心所在。

如图1所示，是现有技术中的一种随机数发生器的示意图，其中，激光二极管(LD)作为光源，其输出为线偏振的激光。在光源前面是几个光阑组成的光衰减装置。调节激光与分束器分束面的水平偏转角度的同时，检测两光路初设的光功率，使其相等。分束器出来的光被可调单模光纤耦合器分别耦合进入两根同样长的多模光纤。光纤输出到单光子探测器APD，将光子转换成电信号。计算机或者FPGA通过处理电信号，最终产生随机数列。

然而，该量子随机数发生器的系统设置比较复杂，成本比较高，相应的可靠性也低，另外其随机数产生的码率也较低。

鉴于此，实有必要提出一种结构简单性能可靠，同时码率又能提高的量子随机数发生器。

【发明内容】

本发明提供了一种量子随机数发生器，结构简单，保证其工作效率及性能。

根据本发明的量子随机数发生器，其包括：量子发生模块，用于产生光量子；第一探测器，用于探测到达所述第一探测器的所述光量子，并将探测到的光量子信号转换成电信号；所述光量子包括第一光量子及第二光量子；其特征在于，所述量子随机数发生器还包括，计时器，用于记录第一光量子被第一探测器探测探测到的时间与上一光量子被第一探测器测到的时间之间的间隔时间X1；用于记录所述第二光量子被第一探测器探测到的时间与第一光量子被第一探测器探测到的时间之间的间隔时间X2；

进一步地，所述量子随机数发生器还设有数据处理模块，所述数据处理模块对所述间隔时间X1与所述间隔时间X2取差值得到随机变量Y。

进一步地，所述量子随机数发生器还设有第二探测器，所述量子发生模块包括光源及光衰模块。

进一步地，所述光源以每10个脉冲为一个光量子进行工作。

进一步地，相同时间内，所述量子随机数发生器还设有可调节工作频率的时钟，所述时钟与所述第一计时器及第二计时器相配合。

进一步地，所述时钟的工作频率大于200Hz。

进一步地，所述时钟的工作频率为1GHz。

进一步地，所述第一计时器包括第一数据锁存模块及第一时钟拍打模块；所述第二计时器包括第二数据锁存模块及第二时钟拍打模块。

进一步地，所述第一探测器探测到光量子后，会将相应的信息锁存于所述第一数据锁存模块并传送给所述第一时钟拍打模块，所述第一时钟拍打模块接收到所述信息后记录所述时间X1，并对所诉第一时钟拍打模块的数据清零，所述第一时钟拍打模块与所述第二时钟拍打模块同时清零。

通过本发明，所述量子随机数发生器与现有技术相比，省去了分束器，耦合器，光纤等设备，整体结构简单，制造成本相对较低，同时利用每两个光子到达的时间的差值作为随机变量，然后在转换成相应的随机数，在一定程度上提高了而这也的概率是很低的。

【附图说明】

图1是现有技术方案示意图；

图2是本发明量子随机数发生器示意图(局部)；

图3是本发明量子随机数发生器结构图(部分)；

【具体实施方式】

如图2及图3所示，为本发明的量子随机数发生器(未标号)的一种实施方案，所述量子随机数发生器包括：量子发生模块10，用于产生光量子(未标号)；第一探测器APD1及第二探测器APD2，用于探测到达所述第一、第二探测器APD1、APD2的所述光量子，并将探测到的光量子信号转换成电信号；所述光量子包括第一光量子(未标号)及第二光量子(未标号)；所述量子随机数发生器还包括，计时器(未标号)，用于记录所述第一光量子被第一探测器探测APD1或第二探测器APD2探测到的时间与上一光子被第一探测器或者第二探测器探测到的时间之间的间隔时间X1；同时还记录所述第二光量子被第一探测器或第二探测器探测的时间与第一光量子被第一探测器或第二探测器探测到的时间之间的间隔时间X2；数据处理模块305，对所述时间X1与所述时间X2取差值得到随机变量Y。