[发明专利]源无关高维时间编码的量子随机数发生器

权利要求书

1.一种源无关高维时间编码的量子随机数发生器，包括相互匹配的发送模块和接收模块，其特征在于，所述发送模块采用高维时间编码方式输出编码后光脉冲组，所述接收模块接收所述编码后光脉冲组分别进行X基矢和Z基矢测量，再经后处理获得相应的量子随机数。

2.如权利要求1所述的源无关高维时间编码的量子随机数发生器，其特征在于，所述发送模块采用相位调制光源，在该相位调制光源中以内调制的方式进行X基矢调制，获得所述编码后光脉冲组。

3.如权利要求2所述的源无关高维时间编码的量子随机数发生器，其特征在于，所述相位调制光源包括相位准备激光器和脉冲产生激光器，发送模块中还设有光纤环形器以及衰减器；

所述相位准备激光器产生的长脉冲输入光纤环形器的第一端口并经过光纤环形器的第二端口进入脉冲产生激光器，所述脉冲产生激光器产生的编码后光脉冲组输入光纤环形器的第二端口并经过光纤环形器的第三端口输出至衰减器，衰减器将编码后光脉冲组强度衰减至最优值后输出至接收模块。

4.如权利要求1所述的源无关高维时间编码的量子随机数发生器，其特征在于，所述发送模块包括沿光路依次布置的：

激光器，发出连续光脉冲；

强度调制器，对所述连续光脉冲进行强度调制后输出短脉冲序列；

相位调制器，用于对所述短脉冲序列中连续d个短脉冲构成的脉冲组进行相位调制输出所述编码后光脉冲组，以完成X基矢调制，其中d为编码维度；

衰减器，用于将编码后光脉冲组强度衰减至最优值。

5.如权利要求1所述的源无关高维时间编码的量子随机数发生器，其特征在于，所述接收模块包括：

测量选择装置，用于将来自发送模块的编码后光脉冲组随机输入X或Z基矢测量装置；

X基矢测量装置，用于接收测量选择装置的其中一路输出并进行X基矢测量；

Z基矢测量装置，用于接收测量选择装置的另外一路输出并进行Z基矢测量；

后处理装置，用于接收X基矢测量装置以及Z基矢测量装置的测量结果并提取输出相应的量子随机数。

6.如权利要求5所述的源无关高维时间编码的量子随机数发生器，其特征在于，所述测量选择装置采用光开关，该光开关接入并受控于所述后处理装置。

7.如权利要求5所述的源无关高维时间编码的量子随机数发生器，其特征在于，所述测量选择装置采用非平衡分束器。

8.如权利要求5所述的源无关高维时间编码的量子随机数发生器，其特征在于，所述X基矢测量装置包括干涉模块以及数量与编码维度相应的单光子探测器，各单光子探测器分别探测相应干涉结果。

9.如权利要求5所述的源无关高维时间编码的量子随机数发生器，其特征在于，所述干涉模块包括一个或多个干涉单元，每个干涉单元中包括两分束器以及延时线；入射至各干涉单元的编码后光脉冲组经由第一分束器后分为两路，其中一路经延时线后与另一路在第二分束器发生干涉并输出。

10.如权利要求5所述的源无关高维时间编码的量子随机数发生器，其特征在于，所述干涉模块包括一个或多个干涉单元，每个干涉单元中包括分束器、延时线以及两个法拉第旋转镜；入射至各干涉单元的编码后光脉冲组经由分束器后分为两路，其中一路进入一法拉第旋转镜，另一路经延时线后进入另一法拉第旋转镜；再分别由对应的法拉第旋转镜反射后沿各自的原路径返回分束器发生干涉并输出。

11.如权利要求9或10所述的源无关高维时间编码的量子随机数发生器，其特征在于，光脉冲编码维度为4。