CN218918124U - 一种真空涨落量子随机数发生器熵源装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种真空涨落量子随机数发生器熵源装置，应用于量子信息通信技术领域，包括相干光源，分束模块，第一光电探测器和第二光电探测器。相干光源用于生成相干光，分束模块的输入端与相干光源光纤连接，分束模块将接收的相干光分成两束光信号，并从分束模块的输出端输出，其中两束光信号具有相同的光程。第一光电探测器和第二光电探测器分别通过光纤与分束模块的输出端连接，并分别接收两束光信号的其中的一个。本申请的真空涨落量子随机数发生器熵源装置整体结构去掉了现有技术中的电流测量设备和衰减器等器件，减小了设备整体体积和功耗，使产品可以小型化，整体结构更稳定，制造工艺更简单，功耗更低。
Description
技术领域
本申请涉及量子信息通信技术领域，尤其涉及一种真空涨落量子随机数发生器熵源装置。
背景技术
随机数发生器主要应用于通信加密、物联网、自动驾驶、光纤通信等领域。传统的随机数发生器只能产生伪随机数，从本质上看它们的熵是不同的，其无法在安全通讯等领域里保证绝对的安全性。真空涨落量子随机数发生器，区别于传统的热噪声和软件算法伪随机数发生器，是一种基于量子真空涨落原理的真随机数发生器，能产生由量子力学原理保障的真随机数。
现有的真空涨落量子随机数发生器熵源是由分束器、衰减器、激光器、光电探测器等多个器件组合而成。熵源的核心问题是如何保证激光经过分束器分束后的两端光纤的电流相等，目前常采用的方法是，首先通过使用衰减器连接分束器后的两端光纤，使用衰减器衰减光信号，再使用电流表监控两端光纤的光转换后的电流，以使两端光纤的电流值相等。
但是使用上述办法，需要增加额外的控制电路，其电流的输出精度要求高，需要使用大型稳定的电源控制，导致整体设备体积大、无法小型化；同时在电流测量端需要使用分流结构，需要增加额外的电流测量设备，设备的功耗高、驱动控制复杂、成本高。
实用新型内容
为解决上述问题，提出了一种真空涨落量子随机数发生器熵源装置。
本申请提供了一种真空涨落量子随机数发生器熵源装置，所述真空涨落量子随机数发生器熵源装置，包括：
相干光源，用于生成相干光；
分束模块，所述分束模块的输入端与所述相干光源光纤连接，所述分束模块用于接收所述相干光，将所述相干光分成两束光信号，并将所述两束光信号从所述分束模块的输出端输出，其中所述两束光信号具有相同的光程；
第一光电探测器，所述第一光电探测器与所述分束模块的输出端通过第一光纤连接，所述第一光电探测器用于接收所述两束光信号的其中之一；
第二光电探测器，所述第二光电探测器与所述分束模块的输出端通过第二光纤连接，所述第二光电探测器用于接收所述两束光信号的其中另一。
其中，所述相干光源包括：激光器。
其中，所述激光器包括内置背光探测器。
其中，所述分束模块包括等比例光分束器，所述等比例光分束器的分光比例为50％：50％。
其中，所述两束光信号的光信号强度相同；
所述第一光电探测器检测到的电流值与所述第二光电探测器检测到的电流值差值的绝对值小于所述第一光电探测器检测到的电流值的0.01％。
其中，所述第一光纤的长度与所述第二光纤的长度差值的绝对值小于100um。
其中，所述相干光源、所述分束模块、所述第一光电探测器和所述第二光电探测器分别为独立封装体。
与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：本申请中的真空涨落量子随机数发生器熵源装置仅包括相干光源、分束模块和两个光电探测器，整体结构去掉了现有技术中的电流测量设备和衰减器等器件，减小了设备整体体积和功耗，使产品可以小型化，整体结构更稳定，制造工艺更简单，功耗更低。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是根据一示例性实施例示出的真空涨落量子随机数发生器熵源装置的示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
真空涨落量子随机数发生器熵源原理是真空涨落，又名量子涨落，是指发生在空间中任意随机位置的一种能量涨落，符合量子力学的本质特征。本申请中的真空涨落量子随机数发生器使用平衡零差探测的方法去测量真空涨落，作为量子随机数的熵源。
本申请提供了一种真空涨落量子随机数发生器熵源装置，包括相干光源，分束模块，第一光电探测器和第二光电探测器。相干光源用于生成相干光。分束模块的输入端与相干光源光纤连接，分束模块将接收的相干光分成两束光信号，并从分束模块的输出端输出，其中两束光信号具有相同的光程。第一光电探测器和第二光电探测器分别通过光纤与分束模块的输出端连接，并分别接收两束光信号的其中的一个。本申请的真空涨落量子随机数发生器熵源装置整体结构去掉了现有技术中的电流测量设备和衰减器等器件，减小了设备整体体积和功耗，使产品可以小型化，整体结构更稳定，制造工艺更简单，功耗更低。
根据一个示例性实施例，如图1所示，一种真空涨落量子随机数发生器熵源装置，包括相干光源100，分束模块200，第一光电探测器310和第二光电探测器320。
相干光源100用于生成相干光。在本实施例中，相干光源100优选激光器，具体地，激光器为强光连续波模式激光器(Continuous Wave，简称CW)。连续波模式激光器可输出连续的激光信号，所述的激光信号的激光强度在时域上是一条平稳曲线。
其中，激光器内置背光探测器105，激光器中使用背光探测器与激光器保持一定的角度，用于防止背向出光再次反射进入激光器内，是本领域的成熟技术，本申请对于背光探测器105与激光器的具体位置设置和结构设置不做过多限定。
分束模块200的输入端与相干光源100光纤连接，分束模块200用于接收相干光，将相干光分成两束光信号，并将两束光信号从分束模块200的输出端输出，其中两束光信号具有相同的光程。在一些优选的实施例中，分束模块200选用等比例光分束器，等比例光分束器的分光比例为50％：50％。通过等比例光分束器，可以将相干光源100生成的相干光均匀的分成光信号强度相同的两束光信号。
在一些其他实施例中，分束模块200还可以选用如波导管等器件作为分束装置，本申请对于分束模块200的结构不做限制，凡事能够将一束相关光分束成两束光信号的器件/元件/组件均适用于本申请。
第一光电探测器310与分束模块200的输出端通过第一光纤311连接，第一光电探测器310用于接收两束光信号的其中之一。第二光电探测器320与分束模块200的输出端通过第二光纤312连接，第二光电探测器320用于接收两束光信号的其中另一。
在一些优选的实施例中，第一光电探测器310检测到的电流值与第二光电探测器320检测到的电流值差值的绝对值小于第一光电探测器310检测到的电流值的0.01％，也就是说，经过分束模块200分成的两束光信号的电流值差值小于其中一束光信号的电流值的0.01％，从而保证了两束光信号的光信号强度相同。其中，第一光纤311的长度与第二光纤312的长度差值的绝对值小于100um。本申请限制了分束模块200输出端与两个光电探测器之间连接的光纤长度，从光纤长度的设置进一步保证了两个光电探测器分别接收到的两束光信号的强度是相同的。
本申请的真空涨落量子随机数发生器熵源装置，通过上述设置，从制作工艺上解决了如何实现分束器输出端口光强度相同的问题，无需在使用时通过额外的器件和控制电路控制分束后的两端光纤的光功率强度，易于整个装置的小型化设置，使整个装置体积更小。并且本身器的真空涨落量子随机数发生器熵源装置只包括一个相干光源，一个分束模块和两个光电探测器，无需使用现有技术中的高精度电源设备和光强度衰减器，使得整体功耗小，成本低。
优选的，在本实施例中，相干光源100、分束模块200、第一光电探测器310和第二光电探测器320分别为独立封装体。上述器件使用独立封装稳定性高、抗干扰能力强，并且在某个器件损坏时，可以对其单独进行替换，节省了维修成本。
最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本申请的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的范围。
Claims (7)
1.一种真空涨落量子随机数发生器熵源装置，其特征在于，所述真空涨落量子随机数发生器熵源装置，包括：
相干光源，用于生成相干光；
分束模块，所述分束模块的输入端与所述相干光源光纤连接，所述分束模块用于接收所述相干光，将所述相干光分成两束光信号，并将所述两束光信号从所述分束模块的输出端输出，其中所述两束光信号具有相同的光程；
第一光电探测器，所述第一光电探测器与所述分束模块的输出端通过第一光纤连接，所述第一光电探测器用于接收所述两束光信号的其中之一；
第二光电探测器，所述第二光电探测器与所述分束模块的输出端通过第二光纤连接，所述第二光电探测器用于接收所述两束光信号的其中另一。
2.根据权利要求1所述的真空涨落量子随机数发生器熵源装置，其特征在于，
所述相干光源包括：激光器。
3.根据权利要求2所述的真空涨落量子随机数发生器熵源装置，其特征在于，
所述激光器包括内置背光探测器。
4.根据权利要求1所述的真空涨落量子随机数发生器熵源装置，其特征在于，
所述分束模块包括等比例光分束器，所述等比例光分束器的分光比例为50％：50％。
5.根据权利要求4所述的真空涨落量子随机数发生器熵源装置，其特征在于，
所述两束光信号的光信号强度相同；
所述第一光电探测器检测到的电流值与所述第二光电探测器检测到的电流值差值的绝对值小于所述第一光电探测器检测到的电流值的0.01％。
6.根据权利要求5所述的真空涨落量子随机数发生器熵源装置，其特征在于，
所述第一光纤的长度与所述第二光纤的长度差值的绝对值小于100um。
7.根据权利要求1所述的真空涨落量子随机数发生器熵源装置，其特征在于，
所述相干光源、所述分束模块、所述第一光电探测器和所述第二光电探测器分别为独立封装体。
Priority Applications (1)
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| CN202222309396.0U CN218918124U (zh) | 2022-08-31 | 2022-08-31 | 一种真空涨落量子随机数发生器熵源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN218918124U true CN218918124U (zh) | 2023-04-25 |
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| CN202222309396.0U Active CN218918124U (zh) | 2022-08-31 | 2022-08-31 | 一种真空涨落量子随机数发生器熵源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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2022
- 2022-08-31 CN CN202222309396.0U patent/CN218918124U/zh active Active
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