[实用新型]量子真随机数发生器

说明书

本实用新型公开的量子真随机数发生器，涉及量子通信领域，包括光源、光纤干涉仪、光电探测器、模数转换器及处理器，其中，光源通过具有固定衰减值的光纤与光纤干涉仪光连接，用于制备并输出脉冲光信号；光纤干涉仪通过无衰减值的光纤与光电探测器光连接；光电探测器与模数转换器电连接，用于将光纤干涉仪输出的干涉后的脉冲光信号转换成相应的模拟信号；模数转换器与处理器电连接，用于将模拟信号转换成相应的数字信号；处理器用于根据所述数字信号，产生量子真随机数，结构简单，成本低，有利于集成化。

技术领域

本实用新型涉及量子通信领域，具体涉及一种量子真随机数发生器。

背景技术

随机数是一种广泛使用的基础资源，而随机数发生器就是用来产生随机数序列的一种器件。性能良好的随机数发生器在众多领域比如量子通信、密码学、蒙特卡洛模拟、数值计算、随机抽样等都有着广泛而重要的应用。

根据随机数的特性，随机数可以分为两类：伪随机数和真随机数。伪随机数通常由基于某特定初值的算法产生，对于确定的算法和对算法赋予的初值，其随机数序列是确定的，所以本质上并非真正的随机数序列，因此无法用于某些对于安全性要求较高（比如量子通信）的领域。

真随机数是由真随机数发生器产生的，其一般而言是利用对非确定性的物理现象的测量和采样来产生的。通常真随机数满足三个特征：不可重复性、不可预测性、无偏性。对于产生非确定性物理现象的物理随机源有很多，比如大气噪声、电子噪声、频率抖动、辐射衰变等。然而受限于经典物理机制及现有采样提取手段，使得随机数的成码率很低，无法适应实际需求。随着量子技术的快速发展，真随机数在物理随机源的选择和采样测量技术上有了较大的突破。利用物理随机源的量子特性来设计的真随机数发生器，其随机性来源安全且成码率高。因此，量子随机数发生器在信息安全领域有着非常重要的应用。

现有的量子真随机数发生器绝大多数是基于光学系统实现的，基于光学系统实现的量子真随机数发生器的光源多采用内置半导体制冷器（Thermo Electric Cooler，简称TEC）制冷的蝶形封装的DFB激光器，由于DFB激光器输出的脉冲光的光强相对较大，需要使用光衰减器（Variable Optical Attenuator，简称VOA）对制备的脉冲光的光强进行衰减以适配光电探测器，导致该类量子真随机数发生器普遍存在结构复杂、成本高且不利于集成化的缺点。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种量子真随机数发生器，用以解决现有技术存在的缺陷。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供的量子真随机数发生器包括：

光源，通过具有固定衰减值的光纤与光纤干涉仪光连接，用于制备并输出脉冲光信号；

所述光纤干涉仪，通过无衰减值的光纤与光电探测器光连接；

所述光电探测器，与模数转换器电连接，用于将所述光纤干涉仪输出的干涉后的脉冲光信号转换成相应的模拟信号；

所述模数转换器，与处理器电连接，用于将所述模拟信号转换成相应的数字信号；

所述处理器，用于根据所述数字信号，产生量子真随机数。

优选地，具有固定衰减值的所述光纤通过两根光纤熔接而成，其中，熔接时，一根光纤的纤芯水平设置于另一根光纤的纤芯的正下方。

优选地，所述光源为同轴封装的单模DFB激光器。

优选地，所述处理器为单片机。

本实用新型实施例提供的量子真随机数发生器具有以下有益效果：

采用同轴封装的单模DFB激光器作为光源，通过具有固定衰减值的光纤连接光源与光纤干涉仪，无须使用光衰减器VOA，简化了结构，降低了成本，有利于集成化。

附图说明