[发明专利]一种改进的光量子随机数产生的实现方法

说明书

本发明公开了一种改进的光量子随机数产生的实现方法，其应用于一种随机数发生器中。随机数发生器包括光源、检测器阵列以及随机性提取器。实现方法包括以下步骤：均匀化光源发射至检测器阵列的光场；接收检测器阵列产生的比特流，周期性统计像素强度分布的区间，以获取光强信息；根据光强信息，判断每个像素强度是否达到一个预设门限，是则将检测器阵列产生的比特流传输至随机性提取器，否则判断光强度是否大于一个预设光强度值；在光强度大于预设光强度值时，驱动光源降低发光的亮度；在光强度不大于预设光强度值时，驱动光源提高发光的亮度。本发明可避免在随机性提取器上进行校准和关联的设计，极大地简化了装置，使得随机数的生成更加稳定。

技术领域

本发明涉及量子通讯技术领域的一种随机数产生的实现方法，尤其涉及一种改进的光量子随机数产生的实现方法。

背景技术

随机数在经济、科学、国防、工业生产等各个领域扮演着重要的角色。具体而言，在统计分析、工业和科学领域的仿真、密码学、生活中的博彩业等各方面都有非常重要的应用。经典的方法只能产生伪随机数，从其原理上来看，伪随机实际上只是“看起来像”随机数，也就是以现在的科学技术水平下在有限的时间内，只有非常小的可能性区分出它们的不同。但是从本质上看它们的熵是不同的，因而在很多领域并不能直接使用伪随机数，因为无法在安全通讯等领域里保证绝对的安全性。

根据物理过程的随机性，例如使用电子元件的噪音、核裂变宇宙噪声、电路的热噪声、放射性衰变等等可以来产生随机数。虽然这样的随机数不会随着计算能力的发展而产生风险，但其随机性并没有从本质上有保证。

根据量子力学的基本原理，量子随机数发生器可以产生真随机数。在过去的十几年间，有很多的量子随机数发生器方案被提出，比如利用单光子探测，量子非局域性和真空态的统计涨落都已经实验成功。但是，在现有技术中，随机数产生的方法不能稳定地量产随机数，而且需经常进行校准和关联。

发明内容

针对现有技术的问题，本发明提供一种改进的光量子随机数产生的实现方法，以解决现有技术的随机数产生的方法不能稳定地量产随机数，而且需经常进行校准和关联的问题。

本发明采用以下技术方案实现：一种改进的光量子随机数产生的实现方法，其应用于一种随机数发生器中；所述随机数发生器包括光源、检测器阵列以及随机性提取器；检测器阵列用于遮挡光源发出的光线，且接收光线中的光子，以产生相应的电子以及电压，并相应转化为比特流；随机性提取器用于随机提取其接收的数据，并获取随机数；

所述改进的光量子随机数产生的实现方法包括以下步骤：

步骤一，均匀化光源发射至检测器阵列的光场；

步骤二，接收检测器阵列产生的比特流，周期性统计像素强度分布的区间，以获取光强信息；

步骤三，根据所述光强信息，判断每个像素强度是否达到一个预设门限；

在所述像素强度达到所述预设门限时，执行步骤四，将检测器阵列产生的比特流传输至随机性提取器；

在所述像素强度未达到所述预设门限时，执行步骤五，根据所述光强信息判断光强度是否大于一个预设光强度值；

在所述光强度大于所述预设光强度值时，执行步骤六，驱动光源降低发光的亮度；

在所述光强度不大于所述预设光强度值时，执行步骤七，驱动光源提高发光的亮度。

作为上述方案的进一步改进，所述改进的光量子随机数产生的实现方法还包括以下步骤：

步骤八，判断首次调整光源的发光亮度是否结束；

在完成首次调整光源的发光亮度时，执行步骤四；

在未完成首次调整光源的发光亮度时，等待至完成首次调整光源的发光亮度，并执行步骤二。