[发明专利]基于相干光接收机的量子随机数发生装置、方法及设备

权利要求书

1.一种基于相干光接收机的量子随机数发生装置，其特征是：包括本振光源、相干光接收机和数据采集处理模块，所述本振光源连接在相干光接收机的一输入端，相干光接收机的另一输入端无任何光输入，作为真空态输入端；

所述相干光接收机被配置为对输入的光进行分束、偏振、干涉得到真空涨落信号，再对真空涨落信号进一步转换，得到电压信号；

所述相干光接收机的输出端连接有数据采集处理模块，所述数据采集处理模块被配置为对相干光接收机输出的电压信号进行数据采集并量化生成分析数据，然后将分析数据通过随机数后处理方法处理生成随机数，实现多路并行超高速随机数生成；

真空态信号作为信号光进入接收机后，通过偏振分束器分成两路正交偏振光，分别送入两个90°光混频器；本振光进入接收机后，由分束器分为两路，其中一路经偏振旋转器旋转90°后，送入X偏振的90°光混频器与X偏振态的信号光进行干涉；而另一路则直接送入Y偏振的90°光混频器，与Y偏振态的信号光进行干涉；

90°光混频器将输入的两路信号进行相干混频，使四个输出端口的相对相差分别为0°、90°、180°和270°，其中0°和180°以及90°和270°端口分别经一个平衡探测器所得的光电流直流分量相等，通过各自相减得到两个真空涨落信号。

2.如权利要求1所述的一种基于相干光接收机的量子随机数发生装置，其特征是：所述相干光接收机，包括两个输入端子、偏振分束器、偏振旋转器、分束器、X偏振90°混频器、Y偏振90°混频器、多个平衡探测器和多个放大器，其中：

第一输入端子作为真空态输入端；

第二输入端子用于输入本振光，所述分束器用于将输入的本振光分为两路，其中一路光传输路径上设置有所述偏振旋转器和X偏振90°光混频器；另一路光传输路径上设置有所述Y偏振90°光混频器；

所述X偏振90°光混频器的N个输出端口分别设置有一个平衡探测器，各平衡探测器所得的光电流直流分量相等，通过各自相减得到N/2路真空涨落信号；

所述Y偏振90°光混频器的N个输出端口分别设置有一个平衡探测器，各平衡探测器所得的光电流直流分量相等，通过各自相减得到另外N/2路真空涨落信号；

N路真空涨落信号的传输路径上分别设置有一放大器，能够将所述真空涨落信号转化为电压信号。

3.如权利要求2所述的一种基于相干光接收机的量子随机数发生装置，其特征是：所述X偏振90°光混频器包括四个相同的分束器和90°相移元件，第一分束器用于接收输入的真空态信号，产生的两路真空态信号的传输路径上分别设置有第三分束器和第四分束器；第二分束器用于接收本振光，产生的两路光一路能够被第三分束器接收，另一路通过所述90°相移元件被所述第四分束器接收。

4.如权利要求2所述的一种基于相干光接收机的量子随机数发生装置，其特征是：所述Y偏振90°光混频器包括四个相同的分束器和90°相移元件，第一分束器用于接收输入的真空态信号，产生的两路真空态信号的传输路径上分别设置有第三分束器和第四分束器；第二分束器用于接收本振光，产生的两路光一路能够被第三分束器接收，另一路通过所述90°相移元件被所述第四分束器接收。

5.如权利要求2或3所述的一种基于相干光接收机的量子随机数发生装置，其特征是：所述X偏振90°光混频器将输入的两路信号进行相干混频，使四个输出端口的相对相差分别为0°、90°、180°和270°，其中0°和180°以及90°和270°端口分别经一个平衡探测器所得的光电流直流分量相等，通过各自相减得到两个真空涨落信号。

6.如权利要求2或4所述的一种基于相干光接收机的量子随机数发生装置，其特征是：所述Y偏振90°光混频器将输入的两路信号进行相干混频，使四个输出端口的相对相差分别为0°、90°、180°和270°，其中0°和180°以及90°和270°端口分别经一个平衡探测器所得的光电流直流分量相等，通过各自相减得到两个真空涨落信号。

7.如权利要求2所述的一种基于相干光接收机的量子随机数发生装置，其特征是：所述放大器为跨阻放大器；

或，所述相干光接收机为硅基集成相干光接收机。