[发明专利]量子随机数的高效后处理方法、装置及量子随机数发生器

权利要求书

1.一种量子随机数的后处理方法，其特征在于，所述方法应用于量子随机数发生器，所述量子随机数发生器包括：熵源、读出系统和后处理模块，所述读出系统包括模数转换器ADC，所述方法包括：

获取ADC输出的ADC码值序列，所述ADC码值序列包括N个随机数，所述N为正整数；

将所述ADC码值序列划分为多个子序列，所述子序列包括M个随机数，相邻子序列中的部分随机数重叠，且相邻子序列至多包括M-1个在所述ADC码值序列中同位的随机数，各组相邻子序列同位的随机数的个数相同；

根据各个子序列的累计值，确定第一随机数序列，所述第一随机数序列中的各个随机数为所述各个子序列的累计值，所述累计值为对应子序列中各随机数的累加值；

根据预设参数，确定所述第一随机数序列的最高有效位和最低有效位，所述最高有效位是指在所述第一随机数序列中数值随机变化的最高比特位，所述最低有效位是指在所述第一随机数序列中除受电子噪声干扰的随机数之外的最低比特位；

删除所述第一随机数序列中位数高于所述最高有效位和低于所述最低有效位的随机数；

根据预先生成的随机数编码表，对所述第一随机数序列进行编码，以提纯所述第一随机数序列，所述随机数编码表用于指示所述第一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的占比生成，所述反向编码为正向编码的反码。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各个子序列的累计值，得到第一随机数序列，包括：

根据如下关系式确定子序列的累计值

其中，y_j为第j个子序列的累计值，x_i为所述第j个子序列中的第i个随机数，M为所述子序列中随机数的预设个数，l为大于1的正整数；

根据所述各个子序列在所述ADC码值序列中的顺序，将所述各个子序列的累计值排序，得到所述第一随机数序列。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述M的取值范围为[2，50]，所述l取值为8。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述预设参数，确定所述第一随机数序列的最高有效位和最低有效位之前，还包括：

建立输出所述ADC码值序列的随机数发生器的模型，所述模型用于模拟所述随机数发生器产生的随机数序列；

根据所述模型，确定随机数序列的动态范围和噪声范围，所述动态范围用于指示随机数序列中数值随机变化的比特位，所述噪声范围用于指示随机数序列中受电子噪声干扰的随机数之外的比特位；

根据所述动态范围和所述噪声范围，确定所述预设参数，所述预设参数用于指示所述最高有效位和所述最低有效位。

5.一种量子随机数的后处理装置，其特征在于，所述装置包括：

序列获取单元，用于获取模数转换器ADC码值序列，所述ADC码值序列包括N个随机数，所述N为正整数；

序列划分单元，用于将所述ADC码值序列划分为多个子序列，所述子序列包括n个随机数，相邻子序列中的部分随机数重叠，且相邻子序列至多包括n-1个在所述ADC码值序列中同位的随机数，各组相邻子序列同位的随机数的个数相同；

序列处理单元，用于根据各个子序列的累计值，得到第一随机数序列，所述第一随机数序列中的各个随机数为所述各个子序列的累计值，所述累计值为对应子序列中各随机数的累加值；

所述序列处理单元，还用于根据预设参数，确定所述第一随机数序列的最高有效位和最低有效位，所述最高有效位是指在所述第一随机数序列中数值随机变化的最高比特位，所述最低有效位是指在所述第一随机数序列中除受电子噪声干扰的随机数之外的最低比特位；

所述序列处理单元，还用于删除所述第一随机数序列中位数高于所述最高有效位和低于所述最低有效位的随机数；

所述序列处理单元，还用于根据预先生成的随机数编码表，对所述第一随机数序列进行编码，以提纯所述第一随机数序列，所述随机数编码表用于指示所述第一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的占比生成，所述反向编码为正向编码的反码。

6.一种量子随机数发生器，其特征在于，所述量子随机数发生器包括：熵源、读出系统和后处理模块，所述读出系统包括模数转换器ADC，所述后处理模块被配置为：

获取ADC码值序列，所述ADC码值序列包括N个随机数，所述N为正整数；

将所述ADC码值序列划分为多个子序列，所述子序列包括M个随机数，相邻子序列中的部分随机数重叠，且相邻子序列至多包括M-1个在所述ADC码值序列中同位的随机数，各组相邻子序列同位的随机数的个数相同；

根据各个子序列的累计值，得到第一随机数序列，所述第一随机数序列中的各个随机数为所述各个子序列的累计值，所述累计值为对应子序列中各随机数的累加值；

根据预设参数，确定所述第一随机数序列的最高有效位和最低有效位，所述最高有效位是指在所述第一随机数序列中数值随机变化的最高比特位，所述最低有效位是指在所述第一随机数序列中除受电子噪声干扰的随机数之外的最低比特位；

删除所述第一随机数序列中位数高于所述最高有效位和低于所述最低有效位的随机数；

根据预先生成的随机数编码表，对所述第一随机数序列进行编码，以提纯所述第一随机数序列，所述随机数编码表用于指示所述第一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的占比生成，所述反向编码为正向编码的反码。