[发明专利]一种基于时幅转换的可调真随机数发生系统

权利要求书

1.一种基于时幅转换的可调真随机数发生系统，其特征在于，包括顺次连接的随机信号源、采集模块、时幅转换模块、判决模块和输出模块；随机信号源是脉冲信号，采集模块采集随机信号源的脉冲信号，时幅转换模块将两个脉冲到达的时间间隔转化为电压信号，判决模块将接收到的电压信号与判决阈值进行比较，若超过判决阈值则输出模块输出“1”，否则输出“0”，判决阈值由判决模块自由调节，通过改变判决阈值的大小，调节输出模块输出的随机数中0和1所占的比例；

当选定产生的真随机数中0所占的比例为P₀时，由P₀(X≤t)＝f(t)可知，t＝f^-1(P₀)，其中f^-1(P₀)代表当函数值为P₀时，函数f(t)的反函数，t经时幅转换装置测得的电压U₀即为产生0的比例为P₀时的判决阈值，通过选取的判决阈值U₀，调节输出的随机数中0出现的概率P₀。

2.根据权利要求1所述的基于时幅转换的可调真随机数发生系统，其特征在于，所述随机信号源的两个相邻脉冲的时间间隔的分布函数为：

P(T≤t)＝f(t)

其中t代表相邻脉冲的时间间隔；P(T≤t)代表相邻脉冲的时间间隔小于t的概率；T代表相邻脉冲的时间间隔，f(t)代表脉冲时间间隔分布的概率函数为任意概率分布函数。

3.根据权利要求1所述的基于时幅转换的可调真随机数发生系统，其特征在于，所述随机信号源由可调单光子源发出的光脉冲序列经过光分束器分成两束光脉冲序列和组成，其相邻的两个单光子脉冲的时间间隔分布为P′(T′≤t)和P″(T″≤t)，其中，的两个相邻单光子脉冲之间的时间间隔服从指数分布，即P(T≤t)＝1-e^-λt；式中P(T≤t)代表两光子的时间间隔T小于等于t的概率，λ代表光子到达时间期望的倒数即为1s内的平均光子数，t代表光子到达时间，P′(T′≤t)代表时幅转换模块开始端接收到一个光子的时间T′小于等于t的概率，其中，P″(T″≤t)代表时幅转换模块终止端接收到一个光子的时间T″小于等于t的概率；对于相同的时间t有P′(T′≤t)＝P″(T″≤t)，若在t时间内，可调单光子源发出一个单光子的概率为P(T≤t)，则推出P(T≤t)＝P′(T′≤t)＝P″(T″≤t)，即分束后产生的光脉冲序列和的时间分布满足和相同的指数分布，由于指数分布具有无记忆性，其数学描述为当实数a＞0，b＞0时，有P(T＞a+b|T＞b)＝P(T＞a)，所以由时幅转换模块测得的时间间隔也满足相同参数的指数分布。

4.根据权利要求2所述的基于时幅转换的可调真随机数发生系统，其特征在于，所述时幅转换模块，在t1时，开始端接收到开始信号，其内部的电容开始以恒定电流i充电，在t2时，终止端接收到终止信号，则电容停止充电，则电容器两端电压的变化量为即输出的电压信号与时间间隔成正比，从而实现将被测时间间隔转换为电压信号。