随机数产生方案及应用分析.pdf

摘 要 摘 要 随机数广泛地应用在各个学科中。在量子密钥分配协议中，随机数在保证协 议的安全性方面起着至关重要的作用。然而，好的随机数发生器不易得到。在本 论文中，我们首先提出了一种基于弱光脉冲的量子随机数发生器方案。针对一般 单光子方案测量仪器的影响，我们采用了一种新的脉冲编码获取二进制随机序列 的方法来避免。当每个光脉冲中发现一个光子的概率很小(小于1)时，就可以 近似地看作是一个准单光子源，并且每个弱光脉冲是否含有光子是完全随机的。 这样我们获取的随机序列与脉冲间隔无关而且o，1概率分布的均衡性得到保证。 同时，我们还搭建了基于该方案的实验原型机，尽管我们实验原型机的发生速率 不高，但使用该实验原型机产生的数据不需要任何后续处理就可以通过许多随机 性统计测试。这表明我们的方案是可行的。 最近，日本学者开发了一种新的采用混沌激光输出的光强起伏作为随机源的 高速随机数发生器(1．7Gbps，目前世界上最快的)。为了获取更高的随机数发生速 率，我们在文中指出了这个方案的一些缺点，并提出了一种基于随机混沌激光的 高速随机数发生器方案。我们用随机混沌激光输出的二维随机图像作为初始随机 源，采用光学信息处理技术实现微分采样得到初始二进制光强分布阵列，并用光 学信息处理技术实现图像像素间的异或操作来改善随机性，并且模拟分析了新方 案的效果。如果该设想能够实现，我们可以把目前世界最快方案的速度提高4—5 个量级。 关键词：随机数发生器，单光子源，混沌激光，随机激光 中图分类号：059 Abstract Abstract Randomnumbersare avital in branchesofscienceand ingredient many technology．For ofrandomnumbersiS instance，complete unpredictability very forthe of importam random securityquantumkey number arehard generators tofind．Inthis first an for paper,wepresentapproach randomnumber basedonfaint1aser orderto quantum generator pulses．In eliminate thebiaswhich isduetothe withfinite a practicalapparatus precision，we develop new schemetoobtainrandom Fockstatescan binary be