[发明专利]一种量子随机数产生方法及装置

说明书

本发明公开了一种量子随机数产生方法及装置，属于通信技术领域。所述方法包括：对量子随机源产生的光信号进行探测；基于探测到的光信号，生成原始随机序列，所述原始随机序列包括多个按时间顺序排列的采样点；对两个所述原始随机序列中的采样点进行逻辑运算，得到真随机序列。所述装置包括：量子随机源、光电探测模块、以及控制器，所述量子随机源用于，产生光信号；所述光电探测模块用于，对量子随机源产生的光信号进行探测，并基于探测到的光信号，生成原始随机序列，所述原始随机序列包括多个按时间顺序排列的采样点；所述控制器用于，对两个所述原始随机序列中的采样点进行逻辑运算，得到真随机序列。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种量子随机数产生方法及装置。

背景技术

随机数在量子通信、密码学、博彩业、蒙特卡罗模拟、数值计算、随机抽样、神经网络计算等领域有着广泛而重要的应用。随机数包括伪随机数和真随机数。伪随机数通过一定的种子和确定性算法生成，真随机数通过自然界中的物理过程产生。

量子随机数发生器基于量子力学内在的随机性，是理论上被严格证明能产生完全不可预知的真随机数发生器。目前已有多种量子随机数发生器方案，例如单光子路径选择方案、光子到达时间的方案、真空涨落的方案、激光器相位噪声方案等。现有的量子随机数产生方法包括：首先，采用量子物理系统提供自发辐射光，并对其进行滤波；其次，对滤波后的自发辐射光进行能量探测，将光信号转换为模拟的电信号；再次，将模拟电信号转换为数字信号；然后，基于获得的多个数字信号，形成最终的二进制的随机序列。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：通过量子物理过程产生的随机源，由于实际系统器件的限制(如采样设备中阈值电平的设置、探测器效率的不平衡、实际电路中的经典噪声等因素)，通过探测和采样之后得到的原始随机序列存在一定的偏差和冗余，进而影响输出随机序列的统计特征。

发明内容

本发明实施例提供了一种量子随机数产生方法及装置，能够经过严格的统计检测，得到满足统计的均匀性的随机序列。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种量子随机数产生方法，所述方法包括：

对量子随机源产生的光信号进行探测；

基于探测到的光信号，生成原始随机序列，所述原始随机序列包括多个按时间顺序排列的采样点；

对两个所述原始随机序列中的采样点进行逻辑运算，得到真随机序列。

可选地，所述两个所述原始随机序列是，在两个不同波长下分别探测所述量子随机源产生的光信号生成的，或者，在同一波长下且在不同时刻探测所述量子随机源产生的光信号生成的。

可选地，对两个所述原始随机序列中的采样点进行逻辑运算，得到真随机序列，包括：

计算所述原始随机序列中各个所述采样点的均值；

基于所述原始随机序列中各个所述采样点的均值，更新所述原始随机序列中各个所述采样点的取值，所述原始随机序列中的第j个所述采样点的更新后的取值为，第j个所述采样点的更新前的取值减去计算出的均值，j为正整数、且小于或等于n，n为正整数且大于1，n为所述原始随机序列中的采样点的数量；

对两个更新后的所述原始随机序列中的采样点进行逻辑运算，得到真随机序列。

可选地，所述两个更新后的所述原始随机序列组包括第一随机序列和第二随机序列，所述对两个更新后的所述原始随机序列中的采样点进行逻辑运算，得到真随机序列，包括：

对所述第一随机序列中的各个所述采样点进行反转处理，在所述反转处理后，所述第一随机序列的第t个所述采样点中，高有效位到低有效位的排列顺序是反转处理前的排列顺序的倒序，t为正整数、且小于或等于n；