CN111726220A - 基于混沌放大量子噪声实时高速生成量子随机码的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于量子随机数发生器技术领域；真随机数的实时生成速率限制了对熵源的利用，本发明基于FPGA实时高速实现Toeplitz哈希提取，是一种切实可行的方案，提供了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，基于混沌放大量子噪声产生真随机序列，将一个大矩阵运算拆分成多个规模合适的小矩阵运算，并在外层使用缓冲器驱动每个模块的时钟信号，在协调逻辑资源和时钟信号的基础上设计出双层并行流水线算法，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，为量子随机数发生器提供了一种成本集约、扩展性强、集成度高的随机数后处理方案，有效促进连续变量量子随机数发生器的实用化。

Description

基于混沌放大量子噪声实时高速生成量子随机码的方法
技术领域
本发明涉及一种量子随机数发生器，更具体的说，涉及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。
背景技术
随着信息化时代的到来，信息安全已与人们的生活息息相关，越来越受到国家和政府的重视。因此，一种高品质的、破译难度较大的加密方法，已成为国内外的研究热点。在此背景下，随机数得到了广泛的应用，随机数发生器的研究从未中止过，而且愈演愈烈。特别是真随机数，由于其具有不可预测性和不可复制或再生的优点，受到了国内外学者的重视。近二十年来 ，基于量子不可克隆和测不准等基本量子力学原理提出的量子密钥分发(QKD) 方案已取得了重要进展，世界上许多国家已在相关领域取得了丰硕的成果，建立了各自的量子保密通讯网络，在QKD方案中整个系统的信息论可证明性是通讯安全的基本保证 ，用于产生密钥的随机数其随机性也必须是信息论可证明的，否则整个系统的安全性证明便不再成立。最安全的方案是通讯双方各自拥有其本地的真随机数发生器，且产生的随机数不可预测、独一无二、不可复制、且不可被窃听方关联控制。
量子随机数最大的特点是其随机性的信息论可证明性，量子随机数的随机性基于量子物理的不确定性本质；在实际的量子保密通讯过程中，安全的随机数除需要具备信息论可证明的随机性，还需具备防范攻击者的能力。因此，量子随机数发生器的研究和应用显的尤为重要。在量子随机数提取过程中，相比于经典噪声，量子噪声应占主导地位，保证探测信号中量子噪声的高占比才可能保证随机数发生器的安全性，同时有效提高量子随机比特生成速率。
另一方面，在保密通信中，为了防止对手利用掌握的信号中经典噪声部分和量子边信息进行攻击，需要对原始量子随机数进行后处理。到目前为止，已经有多种方法来后处理随机数。基于大型Toeplitz矩阵的后处理为安全性信息论可证的后处理。面向实际应用，亟需量子随机数的实时高速产生。
发明内容
针对现有技术存在的不足，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，该发明基于混沌放大量子噪声产生真随机序列，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。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
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，基于混沌放大量子噪声产生真随机序列，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，包括以下步骤：
步骤1. 基于外腔反馈激光器生成混沌光场：DFB激光器发出的激光依次经过偏振控制器、环形器、50/50光纤耦合器、可调衰减器、光隔离器、光纤滤波器形成混沌激光，混沌激光经过第一光纤准直器转变为空间光场平行光，再经过第一半波片入射到第一光学偏振分束器；
步骤2. 建立平衡零拍探测系统，提取混沌激光高频量子模的量子分量噪声起伏作为生成真随机数的熵源：半导体激光器发出单模连续激光在通过光学器件后，在第二光学偏振分束器后与DFB激光器发出的激光发生相干耦合，混沌放大机制中低频经典噪声与宽带散粒噪声均被放大到宏观可观测水平，提取混沌激光高频量子模的纯量子分量噪声起伏作为生成量子随机数的熵源，实现混沌系统放大的量子散粒噪声的平衡零拍探测系统；
步骤3. 基于双层并行流水线算法，硬件实时高速实现量子随机数的广义哈希提取：平衡光电探测器中两个光电二极管转换的两路光电流信号差分后放大输出，射频信号发生器产生的射频信号与光电流信号在的混频器上发生混频，混频器输出的信号经550MHz的低通滤波器滤波，滤波后产生的光电流信号由模数转化器转化为数字信号，通过Toeplitz哈希提取器提取真随机序列；基于现场可编程门阵列的并发处理特性，将一个大矩阵运算拆分成多个规模合适的小矩阵运算，并在外层使用缓冲器驱动每个模块的时钟信号，在协调逻辑资源和时钟信号的基础上设计出双层并行流水线算法，模数转换器采集的时钟和现场可编程逻辑阵列中实时并行处理的时钟由内置时钟统一控制；将单通道的输出随机数每16位交替混合，并实时通过PCI-E接口接入到计算机可得到基于混沌放大量子噪声实时高速生成的量子随机码。
进一步，步骤1中，50/50光纤耦合器将激光分成两束：一束激光经过可调衰减器反馈到激光器腔内，调节衰减器的强度形成宽带的混沌激光，另一束激光经过光隔离器确保形成的混沌激光单向传输。
进一步，偏振控制器控制光的偏振态使反馈光与激光的偏振平行，达到最佳的耦合。
进一步，步骤2中，单模连续激光经过第二半波片后进入第一光学偏振分束器的透射光，再经过第三半波片改变偏振方向后入射至第二光学偏振分束器中，透射出平行于光路平面的P光和发射出垂直于光路平面的S光，P光和S光经干涉选模后分别耦合进第二光纤准直器和第三光纤准直器，然后进入平衡光电探测器的两个光电二极管，将光信号转化为光电流信号，光电流信号的差信号起伏比例于混沌非线性放大散粒噪声的高频量子模噪声，经平衡光电探测器放大到宏观可观测的水平，实现混沌场确定频率及偏振成分的提取。
进一步，双层并行流水线算法包括三个模块：第一级是Toeplitz子矩阵生成模块，该模块用于在每个时钟周期构建一个Toeplitz子矩阵，并使用移位反馈寄存器在每个时钟周期对Toeplitz子矩阵更新；第二级是Toeplitz子矩阵运算模块，实现单个子矩阵的计算；第三级是向量寄存异或模块，获得单个子矩阵处理的结果，将结果存储在寄存器中。
进一步，DFB激光器发出的激光的中心波长为1550nm，半导体激光器发出的单模连接激光的中心波长为1550nm。
综上所述，发明具有以下有益效果：
（1）通过本发明所提出的基于混沌放大量子噪声实时高速生成量子随机码的方法，混沌机制中的经典噪声和量子噪声都会放大到宏观探测水平，提取混沌激光高频量子模的量子分量噪声起伏作为生成真随机数的熵源，可实现真正的随机性可证明的高速随机序列产生。
（2）本发明产生的高速随机序列充分利用逻辑运算硬件单元的并行计算优势，并行实现多路量子随机数的广义哈希后处理，实时高速地生成量子随机码，实现了8 Gbits /s以上的实时随机数生成速率。
（3）本发明为量子随机数发生器提供了一种成本集约、扩展性强、集成度高的随机数后处理方案，有效促进连续变量量子随机数发生器的实用化。
附图说明
图1为本发明的连接示意图，图中虚线表示光连线，实线表示电连接。
图2为系统初态噪声分布确定示意图。
图3为经中心波长为1550.12nm的光滤波器后，用带宽43G的快速光电探测器探测混沌信号的频谱图。
图4为经低通滤波器BLP550+之前，用高1.6G带宽的平衡探测器探测混沌噪声的频谱图。
图5为经低通滤波器BLP550+之后，用高1.6G带宽的平衡探测器探测混沌噪声的频谱图。
图6为经低通滤波器BLP550+之前，由数字示波器采集的混沌放大噪声的时序和统计分布。
图7为后处理步骤流程图。
图中：1-DFB激光器；2-偏振控制器；3-环形器；4-50/50光纤耦合器；5-可调衰减器；6-光隔离器；7-光纤滤波器；8-第一光纤准直器；9-第一半波片；10-半导体激光器；11-第二半波片；12-第一光学偏振分束器；13-第三半波片；14-第二光学偏振分束器；15-第二光纤准直器；16-第一光电二极管；17-第三光纤准直器；18-第二光电二极管；19-差分放大器；20-射频信号发生器；21-混频器；22-低通滤波器；23-模数转化器；24-现场可编程门阵列；25-PCI-E接口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1~7所示，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，基于混沌放大量子噪声产生真随机序列，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，利用混沌放大量子噪声产生量子随机数的方法显现出了独特的优势，混沌机制将量子噪声起伏放大到宏观探测水平，使量子噪声的测量不再受限于探测系统的有限带宽，有效提高量子噪声熵含量，使基于量子噪声的随机比特产生速率得到多个数量级的提高；同时，混沌系统输出宏观光强起伏源于量子噪声起伏，基于混沌机制对量子噪声熵含量的放大水平提取产生的随机比特其随机性能够实现真正的随机性可证明的高速随机序列产生；包括以下步骤：
步骤1. 基于外腔反馈激光器生成混沌光场：DFB激光器1选用中心波长1550nm的eblana-YE3389型激光器，DFB激光器1发出中心波长为1550nm的激光依次经过偏振控制器2、环形器3、50/50光纤耦合器4、可调衰减器5、光隔离器6、光纤滤波器7形成混沌激光，偏振控制器2控制光的偏振态使反馈光与激光的偏振平行，达到最佳的耦合；50/50光纤耦合器4将激光分成两束：一束激光经过可调衰减器5反馈到激光器腔内，可调衰减器5采用中心波长为1550nm的Thorlabs-VOA50-APC型衰减器，调节衰减器5的强度形成宽带的混沌激光，另一束激光经过光隔离器6确保形成的混沌激光单向传输；光纤滤波器7选用中心波长1550.12nm，带宽0.5nm的BPF-1X1型滤波器，混沌激光经过光纤滤波器7、第一光纤准直器8转变为空间光场平行光，再经过第一半波片9入射到第一光学偏振分束器12。
步骤2. 建立平衡零拍探测系统，提取混沌激光高频量子模的量子分量噪声起伏作为生成真随机数的熵源：半导体激光器10采用中心波长为1550nm的LD-TC40半导体激光器，半导体激光器10发出中心波长为1550nm的单模连续激光，经过第二半波片11后进入第一光学偏振分束器12的透射光，再经过第三半波片13改变偏振方向后，入射至第二光学偏振分束器14中，透射出平行于光路平面的P光和发射出垂直于光路平面的S光，P光和S光经干涉选模后分别耦合进第二光纤准直器15和第三光纤准直器17，然后入射到高量子效率且性能对称的一对平衡光电探测器的光电二极管即第一光电二极管16和第二光电二极管18，两个平衡光电探测器，将光信号转化为光电流信号，两个光电二极管转化的两个光电流信号通过差分放大器19进行差分运算，所得的差信号起伏比例于混沌非线性放大散粒噪声的高频量子模噪声，平衡光电探测器光电流信号的差信号比例于混沌系统放大的量子自发辐射噪声，经由差分放大器19放大到宏观可观测的水平，便于观测和分析，实现混沌场确定频率及偏振成分的提取；单模连续激光在通过光学器件后，在第二光学偏振分束器14后与DFB激光器1发出的激光发生相干耦合，混沌放大机制中低频经典噪声与宽带散粒噪声均会被放大到宏观水平，提取混沌激光高频量子模的纯量子分量噪声起伏作为生成量子随机数的熵源，实现混沌系统放大的量子散粒噪声的平衡零拍探测系统。
步骤3. 基于双层并行流水线算法，硬件实时高速实现量子随机数的广义哈希提取：平衡光电探测器中两个光电二极管转换的两路光电流信号差分后放大输出，射频信号发生器20产生的射频信号与光电流信号在的混频器21上发生混频，混频器21输出的信号经550MHz的低通滤波器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，通过Toeplitz哈希提取器提取真随机序列；基于现场可编程门阵列24（FPGA）的并发处理特性，FPGA中的运算通常通过查找表（LUT）实现，大矩阵的运算会消耗大量的LUT；本发明通过将一个大矩阵运算拆分成多个规模合适的小矩阵运算，并在外层使用缓冲器驱动每个模块的时钟信号，在精心协调逻辑资源和时钟信号的基础上设计出双层并行流水线算法，双层并行流水线算法包括三个模块：第一级是Toeplitz（托普利兹）子矩阵生成模块，该模块用于在每个时钟周期构建一个Toeplitz子矩阵，并使用移位反馈寄存器在每个时钟周期对Toeplitz子矩阵更新；第二级是Toeplitz子矩阵运算模块，实现单个子矩阵的计算；第三级是向量寄存异或模块，获得单个子矩阵处理的结果，将结果存储在寄存器中；模数转换器23采集和现场可编程逻辑阵列24中的实时并行处理由内置时钟统一控制；混沌激光高频量子模的纯量子分量噪声起伏作为生成量子随机数的熵源，在一个标准的中等性能的FPGA实时后处理平台进行处理后输出的随机数，将单通道的输出随机数每16位交替混合，并实时通过PCI-E接口25接入到计算机可得到基于混沌放大量子噪声实时高速生成的量子随机码。
本发明中，三个半波片采用波长范围1100-2000nm的FBR-AH3消色差半波片，两个偏振分束器采用波长范围620-1600nm的50/50 FBT-PBS054型偏振分束器，射频信号发生器20采用600MHz的HP8648A型射频信号发生器，平衡光电探测器采用1.6GHz的PDB480C-AC型平衡光电探测器，低通滤波器22采用550MHz的BLP-550+型低通滤波器，现场可编程逻辑阵列24采用xc7k325t-2ffg676型芯片。
后处理阶段，本方案通过对FPGA逻辑资源的统筹规划来建立高速实时后处理的工作，对来自边带频率模式的光电信号由ADC采样，离线状态下基于对零差探测的统计特性的分析，严格评估原始数据中源于量子熵源的条件最小熵，为Toeplitz哈希提取器提供量子随机数的提取比率。为了实现硬件资源的充分利用，将整个Toeplitz矩阵与原始随机数序列之间的计算分解为多个Toeplitz子矩阵与较短的原始随机数子序列之间的计算，在这项工作中，ADC采样和FPGA后处理的时钟频率均为240 MHz，实现原始数据采样及安全性信息论可证的随机提取器的流水线同步运行，保证量子真随机数的实时高速产生。应用集成软件环境（ISE）在型号7k325t-fbg676的FPGA中完成上述设计。充分调用了ADC及FPGA硬件资源，实现了量子随机数的实时、高速和集约产生。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一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，其特征在于：基于混沌放大量子噪声产生真随机序列，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，包括以下步骤：
步骤1. 基于外腔反馈激光器生成混沌光场：DFB激光器（1）发出的激光依次经过偏振控制器（2）、环形器（3）、50/50光纤耦合器（4）、可调衰减器（5）、光隔离器（6）、光纤滤波器（7）形成混沌激光，混沌激光经过第一光纤准直器（8）转变为空间光场平行光，再经过第一半波片（9）入射到第一光学偏振分束器（12）；
步骤2. 建立平衡零拍探测系统，提取混沌激光高频量子模的量子分量噪声起伏作为生成真随机数的熵源：半导体激光器（10）发出单模连续激光在通过光学器件后，在第二光学偏振分束器（14）后与DFB激光器（1）发出的激光发生相干耦合，混沌放大机制中低频经典噪声与宽带散粒噪声均被放大到宏观可观测水平，提取混沌激光高频量子模的纯量子分量噪声起伏作为生成量子随机数的熵源，实现混沌系统放大的量子散粒噪声的平衡零拍探测系统；
步骤3. 基于双层并行流水线算法，硬件实时高速实现量子随机数的广义哈希提取：平衡光电探测器中两个光电二极管转换的两路光电流信号差分后放大输出，射频信号发生器（20）产生的射频信号与光电流信号在的混频器（21）上发生混频，混频器（21）输出的信号经550MHz的低通滤波器（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，通过Toeplitz哈希提取器提取真随机序列；基于现场可编程门阵列（24）的并发处理特性，将一个大矩阵运算拆分成多个规模合适的小矩阵运算，并在外层使用缓冲器驱动每个模块的时钟信号，在协调逻辑资源和时钟信号的基础上设计出双层并行流水线算法，模数转换器（23）采集的时钟和现场可编程逻辑阵列（24）中实时并行处理的时钟由内置时钟统一控制；将单通道的输出随机数每16位交替混合，并实时通过PCI-E接口（25)接入到计算机可得到基于混沌放大量子噪声实时高速生成的量子随机码。
2.根据权利要求1所述的基于混沌放大量子噪声实时高速生成量子随机码的方法，其特征在于：所述步骤1中，50/50光纤耦合器（4）将激光分成两束：一束激光经过可调衰减器（5）反馈到激光器腔内，调节衰减器（5）的强度形成宽带的混沌激光，另一束激光经过光隔离器（6）确保形成的混沌激光单向传输。
3.根据权利要求1或2所述的基于混沌放大量子噪声实时高速生成量子随机码的方法，其特征在于：所述偏振控制器（2）控制光的偏振态使反馈光与激光的偏振平行，达到最佳的耦合。
4.根据权利要求1所述的基于混沌放大量子噪声实时高速生成量子随机码的方法，其特征在于：所述步骤2中，单模连续激光经过第二半波片（11）后进入第一光学偏振分束器（12）的透射光，再经过第三半波片（13）改变偏振方向后入射至第二光学偏振分束器（14）中，透射出平行于光路平面的P光和发射出垂直于光路平面的S光，P光和S光经干涉选模后分别耦合进第二光纤准直器（15）和第三光纤准直器（17），然后进入平衡光电探测器的两个光电二极管，将光信号转化为光电流信号，光电流信号的差信号起伏比例于混沌非线性放大散粒噪声的高频量子模噪声，经平衡光电探测器放大到宏观可观测的水平，实现混沌场确定频率及偏振成分的提取。
5.根据权利要求1所述的基于混沌放大量子噪声实时高速生成量子随机码的方法，其特征在于：所述双层并行流水线算法包括三个模块：第一级是Toeplitz子矩阵生成模块，该模块用于在每个时钟周期构建一个Toeplitz子矩阵，并使用移位反馈寄存器在每个时钟周期对Toeplitz子矩阵更新；第二级是Toeplitz子矩阵运算模块，实现单个子矩阵的计算；第三级是向量寄存异或模块，获得单个子矩阵处理的结果，将结果存储在寄存器中。
6.根据权利要求1~5中任一权利要求所述的基于混沌放大量子噪声实时高速生成量子随机码的方法，其特征在于：所述DFB激光器（1）发出的激光的中心波长为1550nm，半导体激光器（10）发出的单模连接激光的中心波长为1550nm。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113595729A (zh) * 2021-04-21 2021-11-02 电子科技大学 一种基于宽带激光混沌源的多路物理随机数产生方法及系统
WO2022253287A1 (zh) * 2021-06-04 2022-12-08 寒武纪(西安)集成电路有限公司 用于生成随机数的方法及其相关产品
CN116643721A (zh) * 2023-07-27 2023-08-25 合肥硅臻芯片技术有限公司 一种随机数发生装置及发生方法
CN116793330A (zh) * 2023-08-25 2023-09-22 山西大学 基于连续变量量子纠缠源的量子增强型光纤陀螺仪及方法
CN117151237A (zh) * 2023-08-11 2023-12-01 正则量子(北京)技术有限公司 基于二极管电子隧穿效应的量子随机数生成方法及装置

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111147145B (zh) * 2019-12-06 2022-05-13 太原理工大学 一种大密钥空间混沌光通信收发机
US11329811B1 (en) * 2021-03-15 2022-05-10 Motorola Mobility Llc Quantum-based security for hardware devices
CN113965317B (zh) * 2021-09-18 2023-06-06 郑州信大捷安信息技术股份有限公司 一种基于量子密钥分配系统的高速噪声源实现方法和系统
CN114244490B (zh) * 2021-12-10 2023-09-22 太原理工大学 基于光电滤波反馈增强密钥空间的混沌光保密通信系统
CN115037374B (zh) * 2022-04-28 2023-07-07 苏州大学 一种宽带双路偏振混沌激光产生方法及装置
CN114579082B (zh) * 2022-05-06 2022-07-19 北京中科国光量子科技有限公司 一种基于激光相位噪声的量子随机数发生器
CN114995788A (zh) * 2022-08-04 2022-09-02 威海天航信息技术有限公司 物理随机数产生器和物理随机数产生方法及处理器
CN116192280B (zh) * 2023-04-21 2023-07-14 国仪量子(合肥)技术有限公司 量子计算多比特操控及读取系统和信号处理方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2940923B1 (en) * 2014-04-28 2018-09-05 Université de Genève Method and device for optics based quantum random number generator
CN108712212B (zh) * 2018-05-09 2020-08-28 太原理工大学 一种基于非确定性量子噪声的混沌信号产生方法及装置
CN108628590B (zh) * 2018-05-09 2020-05-26 电子科技大学 一种基于激光混沌熵源的物理随机数发生器及发生方法
GB2575040A (en) * 2018-06-25 2020-01-01 Quantum Base Ltd System and method for generating entropy values
CN108874366B (zh) * 2018-09-06 2024-01-30 西南大学 一种基于混沌激光熵源的高速物理随机数发生器
CN109388374B (zh) * 2018-10-12 2023-03-10 太原理工大学 一种基于混沌放大量子噪声的随机数生成的方法
CN109669665B (zh) * 2019-01-24 2021-02-12 太原理工大学 一种量化物理熵源随机性的方法和装置
CN110571641B (zh) * 2019-08-27 2020-10-27 太原理工大学 利用宽带自发辐射量子噪声抑制混沌时延的方法及装置

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113595729A (zh) * 2021-04-21 2021-11-02 电子科技大学 一种基于宽带激光混沌源的多路物理随机数产生方法及系统
CN113595729B (zh) * 2021-04-21 2023-08-08 电子科技大学 基于宽带激光混沌源的多路物理随机数产生方法及系统
WO2022253287A1 (zh) * 2021-06-04 2022-12-08 寒武纪(西安)集成电路有限公司 用于生成随机数的方法及其相关产品
CN116643721A (zh) * 2023-07-27 2023-08-25 合肥硅臻芯片技术有限公司 一种随机数发生装置及发生方法
CN116643721B (zh) * 2023-07-27 2023-10-27 合肥硅臻芯片技术有限公司 一种随机数发生装置及发生方法
CN117151237A (zh) * 2023-08-11 2023-12-01 正则量子(北京)技术有限公司 基于二极管电子隧穿效应的量子随机数生成方法及装置
CN117151237B (zh) * 2023-08-11 2024-03-22 正则量子(北京)技术有限公司 基于二极管电子隧穿效应的量子随机数生成方法及装置
CN116793330A (zh) * 2023-08-25 2023-09-22 山西大学 基于连续变量量子纠缠源的量子增强型光纤陀螺仪及方法
CN116793330B (zh) * 2023-08-25 2023-11-14 山西大学 基于连续变量量子纠缠源的量子增强型光纤陀螺仪及方法

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