[发明专利]一种仿核脉冲产生装置及方法

权利要求书

1.一种仿核脉冲产生装置，其特征在于：包括依次连接的单光子源（1）、单光子探测器（2）、量子真随机数提取器（3）、高斯随机数生成器（4）、八位寄存器（5）、乘法器（6）、数字模拟转换器（7）；

所述单光子源（1）输出离散的光子序列到单光子探测器（2）；

所述单光子探测器（2）通过支路上的启动转换控制器（8）与数字模拟转换器（7）连接；

所述乘法器（6）还外接指数波形数据存储器（9）；

所述单光子源（1）包括依次排列设置的LED灯（101）、衰减片（102）、滤光片（103）、可调节光阑（104）；

所述高斯随机数生成器（4）包括第一只读存储器（401）、第二只读存储器（402）和乘法器（403）；

第一只读存储器（401）、第二只读存储器（402）的数据输出端均与乘法器（403）相连；

第一只读存储器（401）、第二只读存储器（402）的地址线分别与量子真随机数提取器（3）输出数据线的高、低四位相连，所述第一只读存储器（401）、第二只读存储器（402）的位宽均为4，存储单元数均为16。

2.根据权利要求1所述的仿核脉冲产生装置，其特征在于：

所述单光子探测器是光电倍增管、微通道板或雪崩光电二极管的一种。

3.根据权利要求1所述的仿核脉冲产生装置,其特征在于：

所述的量子真随机数提取器（3）、高斯随机数生成器（4）、八位寄存器（5）、指数波形数据存储器（9）、乘法器（6）、启动转换控制器（8）均用FPGA实现。

4.一种仿核脉冲产生方法，其特征在于：包括以下步骤：

1】产生离散单光子脉冲信号；

在单光子源（1）内，LED灯（101）产生强光信号，光信号经衰减片（102），滤光片（103）及可调节光阑（104）后输出离散的单光子序列，单光子探测器（2）将离散单光子序列转换为随机的单光子脉冲信号；

2】提取八位均匀分布的量子真随机数；

单光子探测器（2）将单光子脉冲信号输入量子真随机数提取器（3），量子真随机数提取器（3）每检测到一个单光子脉冲时，提取八位量子真随机数；

3】由八位量子真随机数产生八位的高斯随机数, 包括如下步骤；

3.1】预先在第一只读存储器（401）中存储值，其中a=7，Ui=1~16为存储单元地址，在第二只读存储器（402）中存储值，其中b=8，Vi=1~16为存储单元地址；

3.2】将量子真随机数提取器（3）输出的八位量子真随机数的高四位和低四位分别输入第一只读存储器（401）、第二只读存储器（402）的地址端；

3.3】第一只读存储器（401）、第二只读存储器（402）输出的数据相乘，基于Box-Muller算法的原理，得到八位高斯随机数

；

4】产生幅度服从高斯分布的数字化指数波形数据，包括如下步骤；

4.1】预先在指数波形数据存储器（9）中存储幅度固定的数字化指数波形数据；

4.2】将生成的八位高斯随机数存入八位寄存器；

4.3】指数波形数据存储器输出的幅值固定的数字化指数波形数据和八位寄存器输出的高斯随机数输入乘法器进行相乘，乘法器输出幅度呈高斯分布的数字化指数波形数据；

5】输出仿核脉冲，包括如下步骤；

5.1】单光子探测器（2）输出的单光子脉冲信号输入到启动转换控制器（8）；

5.2】启动转换控制器（8）在检测到一个单光子脉冲信号后输出控制脉冲启动数字模拟转换器；

5.3】数字模拟转换器将乘法器输入的数字化指数波形转换为一个仿核脉冲；

6】在下一个单光子脉冲到达时，循环步骤2】到5】，输出下一个仿核脉冲。