本技術涉及量子隨機數發生器，具體涉及一種基于簡化線性光采樣的量子隨機數發生器。

背景技術：

1、量子隨機數是使用基于量子物理原理的設備生成的隨機數，與傳統的偽隨機數發生器不同，它們依賴于量子機制中的隨機性現象，具有無條件安全性，可以提供更高的隨機性和安全性。

2、高速隨機數生成的需求越來越大，而現有的基于高速光電模數轉換和高精度電域采樣的量子隨機數發生器受限于電子器件存在的時序抖動而產生“電子瓶頸”，導致高速生成隨機數的實現難度較大，并且成本較高。

3、因此，需要對現有技術進行改進提出能夠高速生成隨機數的量子隨機數發生器。

技術實現思路

1、本實用新型為了解決目前受限于電子器件存在的時序抖動而產生“電子瓶頸”，導致高速生成隨機數的實現難度較大的問題，提出了一種基于簡化線性光采樣的量子隨機數發生器。

2、為實現上述目的，本實用新型采取的技術方案如下：

3、一種基于簡化線性光采樣的量子隨機數發生器，包括信號光產生模塊、采樣光產生模塊、簡化線性光采樣模塊、探測量化模塊和后處理模塊；

4、所述簡化線性光采樣模塊包括第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器和第四耦合器；

5、所述探測量化模塊包括第一探測量化模塊和第二探測量化模塊；

6、所述信號光產生模塊的輸出端、采樣光產生模塊的輸出端分別與第一耦合器的不同輸入端連接，第一耦合器的不同輸出端分別與第二耦合器的輸入端、第三耦合器的輸入端、第一探測量化模塊的一輸入端連接，第二耦合器的一輸出端、第三耦合器的一輸出端分別與第四耦合器的不同輸入端連接，第四耦合器的輸出端與第一探測量化模塊的另一輸入端連接，第二耦合器的另一輸出端與第二探測量化模塊的一輸入端連接，第三耦合器的另一輸出端與第二探測量化模塊的另一輸入端連接，第一探測量化模塊的輸出端、第二探測量化模塊的輸出端分別與后處理模塊的不同輸入端連接。

7、上述方案中，通過簡化線性光采樣模塊可以有效克服時序抖動，提高采樣的速度與精確度，實現高速生成隨機數；而且系統光路簡單，易于集成化，且采用量子熵源，符合量子不確定性的特點，保證了生成隨機數的隨機性，具有較高的實用價值。

8、優選的，所述信號光產生模塊包括超輻射發光二極管、帶通濾波器、偏振控制器和光隔離器；

9、所述超輻射發光二極管的輸出端與帶通濾波器的輸入端連接，帶通濾波器的輸出端與偏振控制器的輸入端連接，偏振控制器的輸出端與光隔離器的輸入端連接，光隔離器的輸出端與第一耦合器的一輸入端連接。

10、優選的，所述采樣光產生模塊包括鎖模激光器和摻鉺光纖放大器；

11、所述鎖模激光器的輸出端與摻鉺光纖放大器的輸入端連接，摻鉺光纖放大器的輸出端與第一耦合器的另一輸入端連接。

12、優選的，所述第一探測量化模塊包括第一平衡探測器和第一模數轉換器；

13、所述第一平衡探測器的一輸入端與第一耦合器的一輸出端連接，第一平衡探測器的另一輸入端與第四耦合器的輸出端連接，第一平衡探測器的輸出端與第一模數轉換器的輸入端連接，第一模數轉換器的輸出端與后處理模塊的一輸入端連接。

14、優選的，所述第二探測量化模塊包括第二平衡探測器和第二模數轉換器；

15、所述第二平衡探測器的一輸入端與第二耦合器的另一輸出端連接，第二平衡探測器的另一輸入端與第三耦合器的另一輸出端連接，第二平衡探測器的輸出端與第二模數轉換器的輸入端連接，第二模數轉換器的輸出端與后處理模塊的另一輸入端連接。

16、優選的，所述采樣光產生模塊還包括波分復用器，探測量化模塊還包括光電探測器；

17、所述鎖模激光器的輸出端通過波分復用器分別與摻鉺光纖放大器的輸入端、光電探測器的輸入端連接；

18、所述光電探測器用于輸出時鐘電信號到第一模數轉換器和第二模數轉換器。

19、優選的，所述后處理模塊為fpga處理模塊。

20、優選的，所述第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器和第四耦合器均為光纖耦合器。

21、優選的，所述第一耦合器為3×3光纖耦合器。

22、優選的，所述第二耦合器和第三耦合器均為50：50光纖耦合器。

23、本實用新型有益的技術效果：

24、本實用新型提供了一種基于簡化線性光采樣的量子隨機數發生器，通過簡化線性光采樣模塊可以有效克服時序抖動，提高采樣的速度與精確度，實現高速生成隨機數；而且系統光路簡單，易于集成化，且采用量子熵源，符合量子不確定性的特點，保證了生成隨機數的隨機性，具有較高的實用價值。

技術特征：

1.一種基于簡化線性光采樣的量子隨機數發生器，其特征在于，包括信號光產生模塊、采樣光產生模塊、簡化線性光采樣模塊、探測量化模塊和后處理模塊；

2.根據權利要求1所述的一種基于簡化線性光采樣的量子隨機數發生器，其特征在于，所述信號光產生模塊包括超輻射發光二極管、帶通濾波器、偏振控制器和光隔離器；

3.根據權利要求1所述的一種基于簡化線性光采樣的量子隨機數發生器，其特征在于，所述采樣光產生模塊包括鎖模激光器和摻鉺光纖放大器；

4.根據權利要求3所述的一種基于簡化線性光采樣的量子隨機數發生器，其特征在于，所述第一探測量化模塊包括第一平衡探測器和第一模數轉換器；

5.根據權利要求4所述的一種基于簡化線性光采樣的量子隨機數發生器，其特征在于，所述第二探測量化模塊包括第二平衡探測器和第二模數轉換器；

6.根據權利要求5所述的一種基于簡化線性光采樣的量子隨機數發生器，其特征在于，所述采樣光產生模塊還包括波分復用器，探測量化模塊還包括光電探測器；

7.根據權利要求1所述的一種基于簡化線性光采樣的量子隨機數發生器，其特征在于，所述后處理模塊為fpga處理模塊。

8.根據權利要求1所述的一種基于簡化線性光采樣的量子隨機數發生器，其特征在于，所述第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器和第四耦合器均為光纖耦合器。

9.根據權利要求8所述的一種基于簡化線性光采樣的量子隨機數發生器，其特征在于，所述第一耦合器為3×3光纖耦合器。

10.根據權利要求8所述的一種基于簡化線性光采樣的量子隨機數發生器，其特征在于，所述第二耦合器和第三耦合器均為50：50光纖耦合器。

技術總結
本技術公開了一種基于簡化線性光采樣的量子隨機數發生器，包括信號光產生模塊、采樣光產生模塊、簡化線性光采樣模塊、探測量化模塊和后處理模塊；所述簡化線性光采樣模塊包括第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器和第四耦合器；所述探測量化模塊包括第一探測量化模塊和第二探測量化模塊。本技術公開了一種基于簡化線性光采樣的量子隨機數發生器，通過簡化線性光采樣模塊可以有效克服時序抖動，提高采樣的速度與精確度，實現高速生成隨機數；而且系統光路簡單，易于集成化，且采用量子熵源，符合量子不確定性的特點，保證了生成隨機數的隨機性，具有較高的實用價值。

技術研發人員：吳俊森,郭邦紅,謝歡文
受保護的技術使用者：廣東國騰量子科技有限公司
技術研發日：20240627
技術公布日：2025/4/28