[发明专利]一种基于混沌放大量子噪声的随机数生成的方法

摘要

本发明涉及真随机数发生器，具体为一种基于混沌放大量子噪声的随机数生成的方法。具体方案主要包括如下步骤：先测量分析未加反馈的混沌激光器初始稳态中电子学噪声与量子自发辐射噪声各自所占比例，确定量子噪声熵含量的比重；确定混沌系统的自然不变概率分布，基于该分布设定分帧阈值，保证每个阈值区间内的分布概率等分，二进制转换生成随机比特，输出采用广义哈希函数提取真随机序列。本发明所述的方法实现真空量子随机数产生速率的有效提高，为制备高熵高可靠性真随机数发生器提供新的手段。

主权项

1.一种基于混沌放大量子噪声的随机数生成的方法，其特征在于包括如下步骤：(一)、建立测量混沌放大量子噪声的平衡零拍探测系统：半导体激光器（1）发出的单模连续激光首先经过第一半波片（2），用于调控其偏振方向；随后，单模连续激光通过第一偏振分束器（3），第一偏振分束器（3）将激光分为两束，其中透射光经过第二半波片（4）改变偏振方向，之后入射到第二偏振分束器（5）中，分成透射光和反射光两束光；DFB半导体激光器（6）出射的激光经过偏振控制器（7）、环形器（8）后，被光纤耦合器（9）分成两束，其中一束激光经可调衰减器（10）后反馈到DFB半导体激光器腔内，通过调节衰减器强度可以形成宽带的混沌激光；另一束激光作为输出经过光隔离器（11），用以确保形成的混沌激光单向传输，之后经过光纤滤波器（12）；随后混沌激光经过光纤准直器（13），之后经过第三半波片（14）入射到第一偏振分束器（3），其反射光经过第二半波片（4）后通过第二偏振分束器（5），同样分成透射光和反射光两束光，此时，经第二偏振分束器（5）分束后的两个方向中，每个方向都有两个偏振方向相同的光，经干涉选模后分别耦合进第一光纤准直器（15）和第二光纤准直器（17）中，随后分别入射到第一平衡光电探测器（16）和第二平衡光电探测器（18），第一平衡光电探测器（16）和第二平衡光电探测器（18）的光电流信号在输入到第三平衡光电探测器（19）；（二）、调节衰减器（10）的参数，首先研究未加反馈的混沌激光器初始稳态中电子学噪声与量子自发辐射噪声各自所占比例，确定量子自发辐射噪声熵含量的比重；再研究加反馈的混沌激光器初始稳态中电子学噪声与量子自发辐射噪声各自所占比例，确定量子自发辐射噪声熵含量的比重；量子自发辐射噪声熵含量比重最大时的衰减器（10）参数作为最终参数；（三）、构建随机数提取装置，实现随机比特的产生：由射频信号发生器（21）产生的射频信号与光电流信号在混频器（20）上发生混频，混频器输出的信号经低通滤波器（22）滤波，滤波后产生的光电流信号由模数转化器（23）转化为数字信号，采用广义哈希函数提取真随机序列，实现随机比特的后处理，从而实现量子真随机数的产生。