申请/专利权人：中国人民解放军战略支援部队信息工程大学

申请日：2021-12-14

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN114416022B

主分类号：G06F7/58

分类号：G06F7/58;H04B10/524

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2022.05.20#实质审查的生效;2022.04.29#公开

摘要：本发明属于量子信息通信技术领域，公开一种实用的基于标记配对相干态光源的真随机数生成装置及方法，该装置包括：制备装置，测量装置及现场可编程门阵列；测量装置和现场可编程门阵列相连；制备装置分别和测量装置及现场可编程门阵列相连；制备装置和测量装置相互独立，且不分享随机性；制备装置和测量装置的维度为2；制备装置包括激光器，强度调制器，相干态模块，第一单光子探测器及第一偏振器；所述相干态模块与第一单光子探测器构成标记配对相干态光源HPCS；测量装置包括第二偏振器，偏振分束器，第二单光子探测器及第三单光子探测器。本发明考虑了单光子探测器的后脉冲概率的影响，保证了量子随机数发生器系统的安全性。

主权项：1.一种实用的基于标记配对相干态光源的真随机数生成装置，其特征在于，包括：制备装置，测量装置及现场可编程门阵列；测量装置和现场可编程门阵列相连；制备装置分别和测量装置及现场可编程门阵列相连；制备装置和测量装置相互独立，且不分享随机性；制备装置和测量装置的维度为2；制备装置包括激光器，强度调制器，相干态模块，第一单光子探测器及第一偏振器；所述相干态模块用于生成配对相干态光源；相干态模块与第一单光子探测器构成标记配对相干态光源HPCS；测量装置包括第二偏振器，偏振分束器，第二单光子探测器及第三单光子探测器；基于所述的真随机数生成装置的一种实用的基于标记配对相干态光源的真随机数生成方法，包括：在态制备过程中，制备装置把激光器产生的脉冲利用强度调制器衰减到不同强度以产生信号态，诱骗态和真空态，用作配对相干态的泵浦光；脉冲的强度λ∈{μ,v,o}，μ,v,o分别代表信号态、诱骗态和真空态的脉冲强度，并满足μvo；只有当第一单光子探测器响应时，脉冲才会被编码并发送给测量装置；根据现场可编程门阵列生成的随机数，制备装置使用第一偏振器根据随机的输入比特x∈{0,1,2,3}把光脉冲制备为量子态ρx；然后，制备装置通过一个量子信道将制备好的态ρx发送给测量装置；在接收到输入态后，测量装置根据现场可编程门阵列生成的随机数随机选择y基对接收到的态进行投影测量，并记录所有测量结果b，其中y∈{0,1}，b∈{0,1}；利用第二偏振器将光脉冲的偏振状态保持不变或者旋转45°；测量装置按照上述方式进行不同基的测量；利用偏振分束器把光脉冲进行分束，测量装置依据第二单光子探测器及第三单光子探测器的响应得到测量结果，所述测量结果构成原始数据Rraw；现场可编程门阵列在获得足够大的原始数据Rraw后，根据测量结果得到单光子态的投影概率Prb|x,y，Prb|x,y表示制备装置输入为x、测量装置输入为y且测量结果是b的单光子态的投影概率；基于Prb|x,y利用诱骗态的方法估计出代表单光子脉冲贡献的单光子脉冲条件概率q1b|x,y；q1b|x,y表示制备装置输入为x、测量装置输入为y且测量结果是b的单光子脉冲的条件概率；通过q1b|x,y得出维度目击值W，然后根据W计算出平均最大猜测概率pguess的上界，确定最小熵Hmin的下界、即每次运行实验可以提取的随机比特数目，最终利用后处理方法从原始数据Rraw中提取的随机比特数Rend＝Hmin×Rraw。

全文数据：

权利要求：

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