基于真空态高熵量子随机数产生及熵源量化研究

发布时间：2023-04-26 01:42

　　经典和量子理论中,物理的随机性是信息技术及密码学应用中的要素之一,因为安全的加密及通信体制是建立在真随机性的基础之上,高速真随机数发生器为密码学系统和安全保密通信提供必要前提。量子随机数最大的特点是其内禀的信息论可证的随机性,其物理真随机性基于量子物理的内禀不确定性,单次测量结果是完全随机、不可预测的,且遵循量子力学的基本原理。在过去的二十年中,各类的量子随机数发生器应运而生,相关研究迅速发展。然而,由于量子随机数的产生方法源于对光场微观量子特性的测量,受物理熵源和探测带宽的限制,产生速率低于现行光纤通信的传输速率,与光纤通信速率难以兼容,成为实际量子密钥分发及通信应用中的一大障碍。故如何有效提高量子随机数的产生速率就成为亟待解决的问题之一。在已有的量子随机数产生方案中,基于真空态的量子涨落产生设备无关的量子随机数方法显现出独特的优势。真空态是纯净的具有最低能量且独立于外部物理量的量子态。它不被攻击者关联或控制,因此可以通过测量真空正交振幅分量来产生唯一的真随机数。同时真空态量子噪声是一种理想的白噪声,原理上具有无限带宽,且不同频谱之间无关联;此外被测量的真空正交振幅分量为连续变量,被...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 量子随机数的研究意义
    1.2 伪随机数发展现状
    1.3 物理真随机数发展现状
        1.3.1 经典物理随机数
        1.3.2 量子随机数发展现状
    1.4 本文研究内容
第二章 基于真空态量子随机数产生的熵值分析
    2.1 引言
    2.2 真空量子噪声的测量
    2.3 量子噪声熵含量的评估
        2.3.1 熵的研究意义
        2.3.2 量子条件最小熵
    2.4 量子熵增强
        2.4.1 量子熵含量的有效提高
        2.4.2 随机性提取
    2.5 本章小结
第三章 真空态高熵量子随机数产生
    3.1 引言
    3.2 高熵量子随机数产生实验装置
    3.3 实验结果
        3.3.1 时频分析
        3.3.2 最小熵评估和随机性提取
    3.4 随机数测试
    3.5 本章小结
第四章 噪声源熵量化的研究
    4.1 熵量化的意义
    4.2 噪声源熵量化实验装置
    4.3 微观散粒噪声源熵量化
        4.3.1 熵量化的方法
        4.3.2 散粒噪声熵量化理论结果
        4.3.3 散粒噪声熵量化实验结果
    4.4 宏观高维混沌信号频带提取
        4.4.1 混沌半导体激光器理论模型
        4.4.2 滤波混沌熵量化理论结果
        4.4.3 滤波混沌熵量化实验结果
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间取得的科研成果



本文编号：3801478