[发明专利]量子随机数的后处理方法、装置及量子随机数发生器

说明书

一种量子随机数的后处理方法、装置及量子随机数发生器。该方法包括：根据历史随机数序列，生成随机数编码表，随机数编码表用于指示随机数序列中各类子序列对应的正向编码和反向编码，正向编码是根据对应的子序列在历史随机数序列中的占比生成，反向编码为正向编码的反码；获取待处理的随机数序列；根据随机数编码表，将待处理的随机数序列中各个子序列转化为对应的正向编码或反向编码，得到处理后的随机数序列。本申请提供的方案中，由于正向编码是根据子序列在随机数序列中的占比生成的，且随机数编码表中还包括用于均衡01分布的反向编码，因此在根据随机数编码表得到的处理后的随机数序列中，随机数分布均匀，从而提高了随机数序列的随机性。

技术领域

本申请涉及量子通信技术领域，特别涉及一种量子随机数的后处理方法、装置及量子随机数发生器。

背景技术

随着全球信息化发展，网络通信已经是人类当前重要的通信方式。但是，随之而来的是网络中存在的各种信息安全问题。保护网络安全的重要手段之一就是密码技术。密码技术包括现代经典密码技术和量子密码技术，而这些密码技术的基础为随机数。此外，除了密码技术，随机数在诸如数值计算、统计分析、蒙特卡罗模拟、码分多址系统、数字通信、雷达测试、遥控遥测、量子力学基础检验和网络验证码等诸多技术领域都有着重要作用。

量子随机数发生器(Quantum Random Number Generator，QRNG)是各种物理真随机数发生器中一种基于量子力学原理的随机数发生器。量子力学的不确定性基本原理保证了QRNG的绝对随机性。QRNG作为一类特殊的物理随机数发生器，它的随机信号源是微观量子效应支配的物理量。与确定性的经典物理不同，概率性，又称为随机性，是量子力学的基本原理之一。量子力学的随机性使得通过测量量子信号源获得的随机数具有天然的随机性，这一特性不受初始条件和环境的影响，因此，量子随机数是一种安全的真随机数。

相关技术中，量子随机数发生器受到经典噪声和内部器件的非理想性等因素的影响，产生的量子随机数会存在分布不均匀的缺陷，甚至有一定的偏置，导致降低随机数序列的随机性。

发明内容

本申请提供一种量子随机数的后处理方法、装置及量子随机数发生器，可用于解决在相关技术中量子随机数存在分布不均匀的缺陷，甚至有一定的偏置，导致降低随机数序列的随机性的问题。

一方面，本申请提供一种量子随机数的后处理方法，该方法包括：根据历史随机数序列，生成随机数编码表，所述随机数编码表用于指示随机数序列中各类子序列对应的正向编码和反向编码，所述正向编码是根据对应的子序列在所述历史随机数序列中的占比生成，所述反向编码为所述正向编码的反码；

从量子随机数发生器的读出系统获取待处理的随机数序列，所述待处理的随机数序列至少包括一类子序列；

根据所述随机数编码表，将所述待处理的随机数序列中各个子序列转化为对应的正向编码或反向编码，得到处理后的随机数序列。

在一个可能的设计中，所述生成随机数编码表，包括：

从所述读出系统获取历史随机数序列，所述历史随机数序列的长度为L，L为正整数；

根据所述读出系统的位宽，将所述历史随机数序列划分为N个子序列，所述位宽与所述N的乘积小于或等于L；

根据各类子序列在所述N个子序列中的占比，确定各类子序列对应的正向编码和反向编码，其中，占比大的子序列所对应的编码位数大于或等于占比小的子序列所对应的编码位数；

根据各类子序列对应的正向编码和反向编码，生成所述随机数编码表。

在另一个可能的设计中，所述确定各类子序列对应的正向编码和反向编码，包括：