量子隨機數(shù)發(fā)生器利用量子隨機過程的內稟隨機性進行隨機數(shù)制備,理論上可生成不可預測的真隨機數(shù)序列。其中,基于測量真空漲落噪聲的連續(xù)變量量子隨機數(shù)發(fā)生器具有隨機數(shù)生成速率高、系統(tǒng)復雜度低、易芯片化集成等優(yōu)勢,在系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化等方面優(yōu)勢突出,是近年來量子隨機數(shù)發(fā)生器相關研究的熱點。近期,基于測量真空漲落噪聲的連續(xù)變量量子隨機數(shù)發(fā)生器在系統(tǒng)實現(xiàn)方面不斷突破,從最初的平臺演示系統(tǒng)走向芯片級系統(tǒng),并逐步向實際應用探索發(fā)展。然而,基于實際非理想器件構建的量子隨機數(shù)發(fā)生器不可避免地存在安全性漏洞,對實際器件進行建模分析并規(guī)避它們的影響至關重要。特別地,隨機源作為系統(tǒng)中最為復雜的模塊,使用者難以提前對其完美建�；虮O(jiān)控其是否受竊聽者所操控。連續(xù)變量源無關量子隨機數(shù)發(fā)生器協(xié)議通過信任檢測設備,得以放松對隨機源設備的安全性要求,從而保證在源設備不可信的條件下仍能制備安全的隨機數(shù)。當前,連續(xù)變量源無關量子隨機數(shù)發(fā)生器聚焦于測量真空漲落噪聲方案,采用零差檢測和外差檢測兩種測量系統(tǒng)。其中,基于零差檢測的連續(xù)變量源無關量子隨機數(shù)發(fā)生器由于其結構較為簡潔的優(yōu)勢,近年來受到較多關注。值得注意的是,由于連續(xù)變量源無關量子隨機數(shù)... 

【文章來源】：北京郵電大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

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【部分圖文】：

圖２－１：考慮量子存儲的三方物理模型示意圖

?第二章連續(xù)變量源無關量子隨機數(shù)發(fā)生器基礎知識???＼?＿?Ｊ?＇ＶＢＨＤ?＿??Ｕｎｔｒｕｓｔｃｄ?Ｓｏｕｒｃｅ?Ｔｒｕｓｔｅｄ?ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ?Ｐｏｓｔ?ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ??圖２－２：基于零差檢測的連續(xù)變量源無關量子隨機數(shù)發(fā)生器的基本框架。其中，ＢＨＤ：平零拍才罙??測器，ＡＤＣ：模數(shù)轉換器。??時，等號成立�！�?？??貝ＩＪ該函數(shù)滿足以下不等式／（“ｆｉ）２／（＾ｓ），其中，是與以Ｂ具有相同協(xié)方??差矩陣的高斯態(tài)。??２．４連續(xù)變量源無關量子隨機數(shù)發(fā)生器協(xié)議介紹??基于離散變量的源無關量子隨機數(shù)發(fā)生器同樣通過信任測量設備，可以實現(xiàn)安??全性與源設備無關的隨機數(shù)的制備但離散變量類協(xié)議固有的一些特性限制了它??的發(fā)展。首先，已有的技術難以實現(xiàn)理想單光子的制備，實際實驗時通常采用經(jīng)過衰??減之后的微弱激光，從根本上來說系統(tǒng)所使用的是相干態(tài)而非單光子態(tài)［８｜＿８３］。其次，??現(xiàn)有的單光子探測器同樣受現(xiàn)有技術水平的限制，無法實現(xiàn)真正的單光子探測，實際??上僅能以一定的概率判斷是否有光子；同時，雪崩二極管雖然在成本上有較大優(yōu)勢，??但由于其需要工作在蓋格模式的特性限制了其探測速率的提升，超導探測器的研究??在近幾年不斷突破，逐漸發(fā)展成為一種探測性能優(yōu)越的單光子探測設備，然而其工作??時所必須的大體積制冷裝置不可避免地限制其進一步推廣使用。為了克服離散變量??源無關量子隨機數(shù)發(fā)生器所面臨的上述問題，基于現(xiàn)有成熟商用的光通信技術和設??備，通過引入連續(xù)變量源無關量子隨機數(shù)發(fā)生器協(xié)議，為解決克服上述問題提供了一??條新的路徑。??目前，主流的基于零差檢測的連續(xù)變量源無關量子隨機數(shù)發(fā)生器的基本框架如??

?備??－?＾??Ｔｉ，ｇ＝ｔ［ｊ－１＋ｇ：ｇ］＜?（９＝〇．ｉＧ－ｉ）．??????＾??ｕｉｉｇ＝Ｔｉ，ｇ＊Ｄｉ，ｇ＊（ｇ＝〇．１”．．．Ｇ－１）?ｊ??■???ｌ??＇Ｖ??Ｕｉ?＝Ｕｉ，〇ｅＵｉ，ｌ，”０Ｕｉ，Ｇ－ｌ??Ｙ?＾?Ｎ??ｆ?—?ｔ???ｉ?—?＇??Ｚｉ＋１?＝Ｕｉ?０?Ｚｉ?Ｚｉ＋１?＝?Ｚｉ??１?Ｉ??Ｉ?￣＇￣??ｉ＝ｉ＋ｌ??＝ｋ／Ｇ?ｔ＞＞Ｇ?—??ＶＩ??ｏｕｔｐｕｔ?ｄ?＝?Ｚｋ／Ｇ＿ｉ??圖３－６：基于異或運算的Ｔｏｅｐｌｉｔｚ隨機提取算法的具體實現(xiàn)流程。??通過圖３－６對算法的詳細實現(xiàn)流程進行說明。系統(tǒng)首先調用ｊ?＋?ｆｃ?－?１比特的隨??機比特用作隨機數(shù)種子，記為由于Ｔｏｅｐｌｉｔｚ矩陣的特殊性質，截��？的低ｙ比特，??可獲得Ｔｏｅｐｌｉｔｚ矩陣的第一列向量，將ｆ右移１位，仍然截�。薜牡停撸忍兀色@得??Ｔｏｅｐｌｉｔｚ矩陣的第二列向量，以此類推。??實際系統(tǒng)運行時，單個運行時鐘可依據(jù)上述寄存器移位的形式獲�。莻�相鄰的??列向量，用于構成一個子列向量組。將ＴｏｅｐＵｔｚ矩陣的相鄰Ｇ個列向量所構成的子列??向量組定義為７；ｇ＝心一?１＋ｇ?：?ｇ］，其中，／的取值為０，?１，?２，…，ｆｃ／Ｇ－１，表示所??對應子列向量組在／ｃ／Ｇ個時鐘中所對應的序號，ｇ的取值為０，１，２，…，Ｇ－１，表??示所對應列向量在其所在的子列向量組中所對應的序號。此時，對于總列數(shù)為女的??Ｔｏｅｐｌｉｔｚ矩陣，女／（？個子列向量組即可構造出所需的Ｔｏｅｐｌｉｔｚ矩陣。對應地，可以將輸??入的＆比特原始隨機比特序列等分為＆／Ｇ個長度為Ｇ的子向量，


本文編號：3442114