[发明专利]一种基于本征态的数字量子比特制备装置和方法

权利要求书

1.一种基于本征态的量子比特制备装置，其特征在于，包括：

随机数生成器，用于基于三组物理随机信号生成二进制随机数；

Hopfield神经网络模块，包括多个离散Hopfield神经网络电路，其中每个离散Hopfield神经网络电路与一位二进制随机数一一对应，以基于预先设置输出对应的神经元输出离散值0或1以作为量子比特；

SDN控制器，用于存储量子比特制备策略，并基于所述量子比特制备策略控制所述Hopfield神经网络模块生成所述量子比特；

物联网关，所述SDN控制器通过所述物联网关与所述随机数生成器和所述Hopfield神经网络模块通信；所述Hopfield神经网络模块包括n个离散Hopfield神经网络电路，每个离散Hopfield神经网络电路用于针对其接收到的一位二进制随机数在t时刻生成n维向量Y(t)表示的量子比特，其中Y(t)＝[Y₁(t),Y₂(t),...,Y_n(t)]^T，n为大于零的整数，Y_j(t)(j＝1……n)取值为1或0。

2.根据权利要求1所述基于本征态的量子比特制备装置，其特征在于，所述随机数生成器进一步包括：

光源随机信号生成模块，用于生成三组独立的物理随机信号；

二进制随机数生成模块，用于基于所述三组物理随机信号生成二进制随机数；

检验单元，用于采用随机统计检验包验证所述二进制随机数的安全性和随机性。

3.根据权利要求2所述基于本征态的量子比特制备装置，其特征在于，所述三组独立的物理随机信号包括光照度信号、电磁辐射信号和环境噪声信号。

4.根据权利要求3所述基于本征态的量子比特制备装置，其特征在于，所述光源随机信号生成装置包括：由多个独立发光的光源构建的光源阵列，用于驱动各个所述独立发光的光源发光以产生物理随机变化的所述光照度信号、所述电磁辐射信号和所述环境噪声信号的驱动模块。

5.根据权利要求4所述基于本征态的量子比特制备装置，其特征在于，所述二进制随机数生成模块包括：用于检测所述光照度信号、所述电磁辐射信号和所述环境噪声信号的多个传感器集模块，用于判定所述三组物理随机信号中是否至少有两组有效的判定模块，以及对检测到物理随机信号进行融合、扰码和分析以生成所述二进制随机数的随机数生成模块。

6.一种基于本征态的量子比特制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采用随机数生成器基于三组物理随机信号生成二进制随机数；

S2、采用Hopfield神经网络模块基于所述二进制随机数和量子比特制备策略生成量子比特，其中所述Hopfield神经网络模块包括多个离散Hopfield神经网络电路，每个离散Hopfield神经网络电路与一位二进制随机数一一对应，以基于预先设置输出对应的神经元输出离散值0或1以作为量子比特；在所述步骤S1中，所述随机数生成器生成n位的二进制随机数，在所述步骤S2中，构造包括n个离散Hopfield神经网络电路的所述Hopfield神经网络模块，每个离散Hopfield神经网络电路用于针对其接收到的一位二进制随机数在t时刻生成n维向量Y(t)表示的量子比特，其中Y(t)＝[Y₁(t),Y₂(t),...,Y_n(t)]^T，n为大于零的整数，Y_j(t)(j＝1……n)取值为1或0。