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[发明专利]利用量子压缩感知进行随机数实时安全评测的装置及方法-CN202310362733.9在审
发明人： 郭龑强;王英奇;郭晓敏 -专利权人：太原理工大学
申请日： 2023-04-06 - 公布日： 2023-10-17 - 主分类号： G06F7/58 文献下载
摘要：本发明提供一种利用量子压缩感知进行量子随机数实时安全评测的装置及方法。所述装置包括：光处理模块，用于产生反射光和出射光；安全评测模块，设置于所述反射光的传输光路上，用于对所述反射光进行处理，得到光子数安全区间；随机数生成模块，设置于所述出射光的传输光路上，用于生成随机数。本发明利用量子压缩感知算法实时评测量子随机数的安全性，可以保证随机数发生器的光源被窃听者掌握的情况下依然输出安全随机数，极大地提高了安全性评测的速率与准确性。
利用量子压缩感知进行随机数实时安全评测装置方法

[发明专利]一种实时熵评估后处理量子随机数产生方法-CN202310466281.9在审
发明人：郭晓敏;林发定;郭龑强 -专利权人：太原理工大学
申请日： 2023-04-26 - 公布日： 2023-07-07 - 主分类号： H04L9/08 文献下载
摘要：本发明提供一种实时熵评估后处理量子随机数产生方法。随机数质量决定通信系统的隐私和安全，量子随机数产生过程中由于量子探测不可避免会引入边信息，必须严格评估系统量子噪声熵含量并利用安全性信息论可证的提取器对随机数进行后处理。本发明提出在连续变量量子随机数产生方案中实时重构量子态相空间分布并度量其与理想值偏差，偏差达重判阈值则实时更新熵评估，从而实时调整后处理矩阵规模；用于构建随机提取器的种子也实时更新，在此基础上并行实现多路量子随机数的信息论安全广义哈希后处理。本发明提供了一种成本集约、扩展性强的随机数实时熵评估后处理方案，将有效提高量子随机数发生器的实际安全性及实用性。
一种实时评估处理量子随机数产生方法

[发明专利]利用光子关联实时恢复高速远程通信信号的系统及方法-CN202310308783.9在审
发明人： 郭龑强;张建超;郭晓敏 -专利权人：太原理工大学
申请日： 2023-03-24 - 公布日： 2023-06-30 - 主分类号： H04B10/2575 文献下载
摘要：本发明公开了利用光子关联实时恢复高速远程通信信号的系统及方法，包括：光发送机、任意波形信号发生器、百公里光纤、光接收机、信号存储器；所述光发送机与所述光接收机之间有两路连接，其一为通过所述百公里光纤连接，其二为通过电缆线连接；任意波形信号发生器与光发送机之间、信号存储器与光接收机之间均通过电缆线连接；本发明采用光子关联技术，通信载波对色散所带来的码间串扰有良好的容忍性，且无需光中继器，减少了光中继器的光‑电‑光转化过程，大大提高了通信距离与效率；光子关联技术对于测量通信载波的探测带宽要求低，解决高速信号带宽受限问题。
利用光子关联实时恢复高速远程通信信号系统方法

[发明专利]集成化实时高速量子随机码发生器-CN202010471561.5有效
发明人： 郭龑强;高沁中;郭晓敏;蔡少卓 -专利权人：太原理工大学
申请日： 2020-05-28 - 公布日： 2023-04-07 - 主分类号： H04L9/08 文献下载
摘要：本发明属于随机码发生器领域。一种高速量子随机码发生器，包括集成熵源系统、集成探测系统、量子态多模并行提取电路，集成熵源系统包括顺序连接的超辐射发光二极管（1）、Y‑型光波导（2），集成探测系统包括第一光电探测器（3）、第二光电探测器（4）、差分器（5）、混频器（6）、射频信号发生器（7）、第一低通滤波器（8）、第二低通滤波器（9）、模数转换器（10），以超辐射发光二极管以及Y‑型光波导提供宽带真空量子噪声为量子熵源，同时基于芯片化FPGA实现熵源离散化提取宽探测带宽内多个相互独立的量子频模作为子熵源，实现量子随机数的并行产生。
集成化实时高速量子随机发生器

[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-CN201811189374.7有效
发明人： 郭龑强;刘日鹏;郭晓敏;成琛;李璞 -专利权人：太原理工大学
申请日： 2018-10-12 - 公布日： 2023-03-10 - 主分类号： G06F7/58 文献下载
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。
一种基于混沌放大量子噪声随机数生成方法

[发明专利]一种提高量子随机数发生器量子熵含量的方法-CN201910479454.4有效
发明人： 郭龑强;高沁中;吴明川;成琛;郭晓敏 -专利权人：太原理工大学
申请日： 2019-06-04 - 公布日： 2023-03-03 - 主分类号： G06F7/58 文献下载
摘要：本发明属于量子通信领域，提供了一种提高量子随机数发生器量子熵含量的方法，包括以下步骤：S1、通过调节第一半波片增加本底光的强度，使量子和经典噪声比QCNR提高到16以上；S2、设置模数转换器的采样速率，使其不超过低通滤波器带宽的两倍；S3、通过调节可调电放大器的放大倍数，使输出到模数转换器的电压幅值大于模数转换器的采样电压范围，然后，对采样结果的时序进行高斯统计得到统计分布图，并观察记录统计分布图中边帧和中间幅值的高度；然后不断调节电放大器的放大倍数，直至边帧高度小于中间峰值的高度；S4、调节完成后，利用现场可编辑门阵列经行量子随机数提取。本发明可以提高随机数发生器的量子熵含量。
一种提高量子随机数发生器含量方法

[发明专利]一种移动单个原子位置的系统和方法-CN202010524157.X有效
发明人： 郭龑强;张江江;郭晓敏 -专利权人：太原理工大学
申请日： 2020-06-10 - 公布日： 2022-10-04 - 主分类号： G01J1/44 文献下载
摘要：本发明涉及原子操控技术领域，具体涉及一种移动单个原子位置的系统和方法，系统包括激光器，激光器发出的激光依次经声光调制器、双轴扫描振镜、偏振分束棱镜、透镜组、45度全反镜和非球面镜后在真空玻璃气室内聚焦形成尺寸小于2um的腰斑；三维平移台用于微调腰斑位置，使其与磁光阱系统形成的原子俘获区域重合形成光学偶极阱并装载单个原子；光学偶极阱中的单个原子发出的荧光经非球面镜、两个45度全反镜，透镜组、偏振分束棱镜和干涉滤波片后被单光子探测器探测；双轴扫描振镜用于通过调节激光束的偏转角度实现光学偶极阱中单个原子的移动。本发明结构简单，占用空间少，调节方便，可以在200μm的范围内移动原子。
一种移动单个原子位置系统方法

[发明专利]一种集成型光子储备池计算装置-CN202210701251.7有效
发明人：赵彤;张敏;许俊伟;谢文丽;郭浩然;郭龑强 -专利权人：太原理工大学
申请日： 2022-06-21 - 公布日： 2022-09-06 - 主分类号： G06N3/067 文献下载
摘要：本发明公开了一种集成型光子储备池计算装置，涉及光子储备池计算、光子集成领域。该装置包括输入层和储备池，输入层包括具有增透膜的输入端口及光反馈环路，激光器芯片Ⅰ、半导体光放大器Ⅰ及高反射介质膜形成光反馈环路，产生掩模信号，输入端口输入光信号与掩模信号结合，形成被掩模过的输入信号，经过半导体光放大器Ⅱ进入储备池；储备池包括光反馈环路与具有增透膜的输出端口，激光器芯片Ⅱ、半导体光放大器Ⅲ及高反射介质膜形成光反馈环路，输入层传输出来的被掩模过的输入信号经过半导体光放大器Ⅱ，输入光反馈环路，并注入激光器芯片Ⅱ，其在光注入和光反馈下，输出光信号到光反馈环路中，且一部分光信号从输出端口出射作为输出信号。
一种集成光子储备计算装置

[发明专利]基于混沌放大量子噪声实时高速生成量子随机码的方法-CN202110485448.7有效
发明人：郭晓敏;张江江;郭龑强 -专利权人：太原理工大学
申请日： 2021-04-30 - 公布日： 2022-06-07 - 主分类号： H04L9/00 文献下载
摘要：当前连续变量量子随机数产生速率的瓶颈主要源于两方面限制：量子熵源实际测量中量子熵含量比率低；随机数实时提取后处理速率低；本发明的目的在于提供一种基于混沌放大量子噪声实时高速生成量子随机码的方法，混沌放大量子噪声将显著提高系统量子熵含量，进而并行实现多路量子随机数的广义哈希后处理，实时高速生成量子随机码，本发明将给连续变量量子噪声为熵源的设备无关、部分设备无关、设备可信的量子随机数发生器提供了一种成本集约、扩展性强、集成度高的熵增方案，将有效促进连续变量量子随机数发生器的实用化。
基于混沌放大量子噪声实时高速生成随机方法

[发明专利]一种利用光子计数器精确测量机械振动的装置-CN202010612306.8有效
发明人： 郭龑强;王仔晴;郭晓敏 -专利权人：太原理工大学
申请日： 2020-06-30 - 公布日： 2021-12-21 - 主分类号： G01H9/00 文献下载
摘要：本发明涉及机械振动测量技术领域，公开了一种利用光子计数器精确测量机械振动的装置，包括激光器、光隔离器、可调衰减器、光纤耦合器、单光子计数器和FPGA后处理模块，所述激光器发出的光经所述光隔离器、可调衰减器后入射至所述光纤耦合器后，然后经所述光纤耦合器入射至待测物体，所述待测物体的透射信号返回光纤耦合器后，输出至所述单光子计数器，单光子计数器的信号输出端与所述FPGA后处理模块连接，所述FPGA后处理模块用于根据所述单光子计数器输出的电信号，计算得到待测物体的机械振动。本发明解决了从微观层面测量机械振动困难的问题，利用单光子计数器输出电信号自然离散的特点，实现了可透光物体例如纳米纤维腔的机械振动的微观测量。
一种利用光子计数器精确测量机械振动装置

[发明专利]基于量子集成激光器并行产生无时延混沌的方法及装置-CN202111014348.2在审
发明人： 郭龑强;张健飞;郭晓敏 -专利权人：太原理工大学
申请日： 2021-08-31 - 公布日： 2021-12-03 - 主分类号： H04L9/00 文献下载
摘要：本发明涉及一种新型高效率产生多路激光的方法，具体为基于量子集成激光器并行产生无时延混沌的方法及装置，解决了现有单路混沌激光产生方法及装置效率低、稳定性差、系统复杂以及集成度不高的问题；本发明可以产生并行两路相互正交的强弱模宽度无时延混沌信号；基于量子集成激光器并行产生无时延混沌的方法，包括如下步骤：构建电泵浦量子点微柱型激光器作为光源；搭建产生多路混沌激光的光学系统；抑制时延及并行产生两路相互正交的宽带无时延混沌信号；本发明装置结构简单、稳定输出、成本低、易于集成，可广泛应用于多路光保密通信、激光测距、对激光相干长度的调控等方面。
基于量子集成激光器并行产生无时混沌方法装置

[发明专利]一种基于量子点微柱激光器产生宽带噪声源的装置及方法-CN202011401943.7有效
发明人： 郭龑强;郭功名 -专利权人：太原理工大学
申请日： 2020-12-04 - 公布日： 2021-09-03 - 主分类号： H01S5/00 文献下载
摘要：本发明一种基于量子点微柱激光器产生宽带噪声源的方法的装置，属于宽带噪声源的产生方法技术领域；所要解决的技术问题为：提供一种基于量子点微柱激光器产生宽带噪声源的方法的改进；解决上述技术问题采用的技术方案为：制备作为第一光源的量子点微柱激光器；利用外部窄带光学噪声注入到步骤一中制备好的量子点激光器产生宽带噪声信号，量子点激光器输出的光信号经分束器分束后，一路光信号经光电探测器转换为电信号后输出到示波器和频谱仪上进行宏观观测，另一路输出到汉伯里‑布朗和特维斯干涉测量装置进行微观光子统计测量；本发明应用于信号产生，本发明产生的宽带噪声信号具有带宽高，无外腔周期的特征，提升了通信的安全性。
一种基于量子点微柱激光器产生宽带噪声装置方法

[发明专利]一种用于量子随机数产生的高信噪比宽带平衡零拍探测器-CN202110285348.X在审
发明人：郭晓敏;蔡少卓;邓娟;郭龑强 -专利权人：太原理工大学
申请日： 2021-03-17 - 公布日： 2021-07-20 - 主分类号： G01J1/42 文献下载
摘要：本发明涉及量子随机数发生器技术领域，具体为一种用于量子随机数产生的高信噪比宽带平衡零拍探测器，包括光电流产生电路、两级放大电路以及直流信号放大电路；所述光电流产生电路中第一光电二极管的阳极和第二光电二极管的阴极连接，第一光电二极管的阴极连接正电压，第二光电二极管的阳极连接负电压；所述两级放大电路中，第一级和第二级分别侧重低噪声系数和高增益放大；所述直流信号放大电路为比例放大电路，其输入端与第一光电二极管的阳极连接，输出端与直流输出端口连接。本发明极大地提高了探测器的信噪比并保证了足够的增益，适用于连续变量量子随机数产生中量子熵含量的高效提取，在量子随机数发生器领域有着很好的应用前景。
一种用于量子随机数产生高信噪宽带平衡探测器

[发明专利]一种基于真空并行的量子随机数产生方法-CN201711467392.2有效
发明人：郭晓敏;成琛;刘日鹏;郭龑强 -专利权人：太原理工大学
申请日： 2017-12-29 - 公布日： 2021-03-02 - 主分类号： G06F7/58 文献下载
摘要：本发明属于量子随机数产生领域，提出了一种基于真空并行的量子随机数产生方法，包括以下步骤：搭建光场真空态的平衡零拍探测系统，进行平衡零拍探测；使平衡零拍探测得到光电流信号与10MHz的射频信号混频并滤波后，进行等概率分帧以及二进制编码，并计算纯量子熵；改变分帧数，重复计算纯量子熵，将得到最大纯量子熵时的分帧数作为最佳分帧数；将平衡零拍探测得到光电流信号分为多路光电流子信号输出，每一路分别与不同频率的射频信号进行混频滤波后输入FPGA；通过FPGA进行多频模数据采集，模数转换和随机数提取，使各路产生的纯随机数子序列合并输出；本发明可以使真空量子随机数的产生速率较传统方案成倍地增长，可广泛应用于量子随机数领域。
一种基于真空并行量子随机数产生方法

[发明专利]一种量化物理熵源随机性的方法和装置-CN201910067675.0有效
发明人： 郭龑强;刘彤;郭晓敏;李璞 -专利权人：太原理工大学
申请日： 2019-01-24 - 公布日： 2021-02-12 - 主分类号： G06F7/24 文献下载
摘要：本发明涉及物理熵源熵值量化领域，提供了一种量化物理熵源的随机性的方法和装置，方法包括如下步骤：S1、采集物理熵源的时间序列数据{xt,t=1,…,N}，N表示时间序列数据的长度；S2、确定嵌入维数d的值和嵌入延迟时间τ的值，嵌入延迟时间τ为向量中时序值之间的时间间隔，其值为信号采样周期的整数倍；S3、从时序数据中选取N‑(d‑1)τ个向量TS，采集每个向量TS中所有元素的大小排列顺序，统计出处于各种大小排列顺序的向量个数，并计算出各个排列顺序的概率；S4、计算出该时间序列数据的排序熵。本发明通过采集光场时序强度信号，利用排序熵量化熵源的随机性及复杂度，易于实现，分析及运算速度更快，并且系统的鲁棒性更高。
一种量化物理随机性方法装置

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