[实用新型]一种基于多纵模激光器的高速量子随机数发生装置

说明书

本申请提供一种基于多纵模激光器的高速量子随机数发生装置，波分器件的输入端与多纵模激光器相连接，波分器件用于将多纵模激光器发射的光分成至少两路的不同中心波长的光，波分器件的输出端的每一路可根据需求均与一个干涉仪的输入端连接；干涉仪的输出端与接收探测模块的输入端相连接，接收探测模块具有与干涉仪的数量一致的通道，每个通道均连接一个干涉仪；接收探测模块的输出端与数据采集处理模块的输入端相连接。因此，利用多纵模激光器的光谱特点，将一个激光器发射的含有多种谱线的光波通过波分器件分成多路不同中心波长的光波，多通道并行工作，提高了量子随机数的产生速率。

技术领域

本申请涉及量子随机数产生技术领域，尤其涉及一种基于多纵模激光器的高速量子随机数发生装置。

背景技术

随机数在数值计算、统计分析、蒙特卡罗模拟、博彩业、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、网络验证码等诸多方面起着非常重要的作用,在密码学中也有着广泛的应用，现代经典密码技术和量子密码技术中的基础就是随机数。

从原理上来看，随机数可以分为两类即伪随机数和真随机数。伪随机数是通过给定初始值，然后运用某种算法生成的，可以通过一些随机性的统计测试，获取方式简单，因此被广泛应用。但顾名思义，伪随机数不是完全随机的随机数，它通过特定演算推导后可准确预测，因此在许多较高安全保护领域，伪随机数非常难以满足需求。

利用经典物理过程，如电路的热噪声、放射性元素衰变、FPGA电子元件噪声等可以产生真随机数。这些随机数是基于物理过程而不是数学算法，它们可以克服计算能力的攻击，但是这些随机数据都是基于经典物理过程而获得的，经典物理过程可能被攻击者所影响，因而其随机性在本质上无法得到保证。20世纪初发展起来区别于经典物理学的量子物理学，其基本原理便是不确定性，我们利用这一不确定性的基本原理可以产生完全的量子随机数，即真随机数。

经过多年的发展目前已经有多种量子随机数发生器方案，例如基于单光子路径选择方案、基于光子到达时间的方案、基于真空态涨落的方案、基于激光器相位噪声的方案等。

随着信息社会的发展，高速率、低成本的量子随机数的需求越来越强烈。提高量子随机数的产生速率现有方法大多是通过多路单纵模光源（如单纵模DFB激光器）并行发生，因此该方案需要使用多光源，光源的使用率低。

发明内容

本申请提供一种基于多纵模激光器的高速量子随机数发生装置，以解决现有的量子随机数发生装置需要使用多光源，光源的使用率低。

一种基于多纵模激光器的高速量子随机数发生装置，包括：多纵模激光器、波分器件、若干个干涉仪、接收探测模块以及数据采集处理模块；

所述波分器件的输入端与所述多纵模激光器相连接，所述波分器件用于将多纵模激光器发射的光分成至少两路的不同中心波长的光，所述波分器件的输出端的每一路可根据需求均与一个干涉仪的输入端连接；

干涉仪的输出端与所述接收探测模块的输入端相连接，所述接收探测模块具有与干涉仪的数量一致的通道，每个通道均连接一个干涉仪；

所述接收探测模块的输出端与数据采集处理模块的输入端相连接。

优选地，所述波分器件为1×N的AWG滤波器，其中N≥2，N为正整数。

优选地，所述接收探测模块包括光电探测器、放大器以及模数转化器；

所述光电探测器用于将接收的光信号转变为相应的电信号；

所述放大器用于将电信号放大成幅值合适的电压信号；

所示模数转化器用于将电压信号处理成数字信号。

优选地，所述光电探测器为光电二极管。

优选地，所述数据采集处理模块的平台为FPGA、DSP、GPU或CPU。