【技术领域】
本发明涉及量子通信技术领域，尤其涉及量子随机数发生器。
背景技术：
近年来，基于量子机制的真随机数发生器逐渐成为一项热门研究课题，由于其随机性由量子物理的基本理论和特性来保证，产生的随机数是真随机数，所以使用该真随机数作为量子密钥来传输的话可以保证数据的绝对安全性。现有的量子随机数发生器中大部分都会含有一个核心模块即量子随机数发生模块（以下简称qrng模块），该qrng模块一般需要fpga（现场可编辑逻辑阵列）以及板上各分立元器件的配合使用，需严格按照预设的电流值、电压偏置值以及相互间的时序关系才能产生相应的真随机数输出，因此需要使用相对高精密的电阻、电容元器件，以及高性能的电源芯片，这样无形中增加了成本，而且增加了调试难度；而且随着储存时间的推移、温/湿度变化、电压电流的波动、甚至是长久工作时间的运行都会导致无法得到可靠的真随机输出。这样的量子随机数发生器具有实现成本高、长时间运行可靠性低、调试难、成品率低等技术瓶颈和缺点。
为此，本发明针对上述不足，提出一种改进设计，可以有效降低对板级各分立元器件的的精度要求，降低调试难度，提高成品率，提供软件可配置功能，进一步地可以根据运行结果实时调整各项参数设置，达到自适应的效果，使最终的真随机数发生器输出处于最佳状态范围内。
技术实现要素：
本发明提供了一种自适应量子随机数发生器实现方法，以解决当前方法存在的上述几种问题。
根据本发明的自适应量子随机数发生器实现方法，其至少包括如下步骤：选择预设的n个电阻中的x个,x小于n;检测随机数的随机性；当检测的所述随机数的随机性处于工作范围内且接近所述工作范围的下限时，调整所述选择的电阻，直至检测到的所述随机数的随机性符合预设范围。
进一步地，所述调整所述选择的电阻，包括重新选择预设的n个电阻中的y个。
进一步地，所述选择的x个电阻及所述选择的y个电阻可以并联连接，也可以串联连接，再或者既有并联也有串联。
进一步地，所述y等于x。
进一步地，所述n大于或等于10。
进一步地，所述n等于10。
进一步地，所述x等于4。
进一步地，所述调整所述选择的电阻包括，连续检测所述随机数的随机性，当后一次检测到的随机性相较于前一次检测的随机性远离所述预设范围时，沿当前调整所述选择的x个电阻的等效电阻值的变化方向反向调整。
进一步地，所述调整所述选择的电阻包括，连续检测所述随机数的随机性，当后一次检测到的随机性相较于前一次检测的随机性接近所述预设范围时，沿当前调整所述选择的x个电阻的等效电阻值的变化方向继续调整。
进一步地，所述n个电阻的阻值互不相等。
通过本发明的自适应量子随机数发生器实现方法，可以避免选择高精度电阻带来的高成本问题，同时，可以适配不同的qrng模块，大大降低了调试难度，同时避免了原先不同批次的qrng需要使用不同的电阻匹配带来的重新开发新的电路板并调试的问题。
【附图说明】
图1是本发明自适应量子随机数发生器结构框图。
图2是本发明自适应量子随机数发生器工作流程图。
图3是本发明的实施例的10选4等效电阻分辨率表（部分区间）
【具体实施方式】
如图1，图2及图3所示，使用本发明方法的自适应量子随机数发生器，其至少包括，量子随机数发生模块，产生随机数，所述随机数发生其中设有光源；fpga模块，连接所述随机数发生模块，所述fpga模块上设有检测所述随机数的随机性的检测模块及n个电阻。
所述量子随机数发生模块是整个自适应量子随机数发生器的核心模块，主要由光源，雪崩二极管apd和两个光电比较器组成，其工作原理是通过外部输入驱动电流给apd，光源发出的光衰减到量子态并发射到所述雪崩二极管apd上，使其发生雪崩效应，并产生单光子信号，单光子信号输送给后续的两个对称的光电比较器d1和d2，假设所述比较器d1探测到该单光子，则探测信号det1输出高电平1，另一个比较器d2对应的输出探测信号det2则输出低电平0；输出的探测信号det1和det2是整个量子随机数发生器的原始随机比特。由于产生单光子所要求的条件非常苛刻，所以对光源的驱动电流的要求非常严格，从而相应的对驱动电阻的精度提出了高要求，目前普遍做法是采用高精度的电阻和高精度的电源芯片来实现，从而增加了成本。此外，由于生产工艺的偏差以及生产批次的不同，再加上随着储存时间的推移、温/湿度变化、电压电流的波动、甚至是长久工作时间的运行都会导致量子随机数发生模块工作性能的下降，即使采用高精度元器件和电源芯片也会无法满足，甚至是无法得到可靠的真随机输出。
因此，使用本发明的方法从所述n个电阻中选择x个电阻组成等效电阻（即驱动电阻）控制所述光源的驱动电流大小，而且根据不同的量子随机数发生模块，可以选择不同的x个电阻的组合，减少了调试的麻烦，也避免了选用高精度电阻带来的成本上升，对于不同型号的随机数发生模块，也有很好的适配性，不需要更换电路板以及电阻配件，就可以很好地通过调整选择不同的x个电阻来进行适配。为了拥有较高的适配性，所述n个电阻的阻值互不相等。同时，为了有更多的适配性能，所述选择的x个电阻直接可以互相并联，也可以互相串联，也可以串联&并联混合。
另，根据不同的需要，同时进一步提高所述自适应量子随机数发生器的适应性，在调整所述等效电阻的时候，可以从所述n个电阻中选择y个电阻组成等效电阻，所述y与原先的x可以相同，也可以根据实际需要而不同。
随着储存时间的推移、温/湿度变化、电压电流的波动、甚至是长久工作时间的运行都会导致量子随机数发生模块工作性能的下降。为了进一步满足自适应的要求，所述fpga模块中设有随机性检测子模块（简称：检测模块），且对随机数的随机性设置一定的范围及处于该范围内的最佳工作区间，所述检测模块对所述量子随机数发生模块生成的随机数据进行检测，主要是根据美国国家标准与技术研究院（nist）发布的随机性测试，根据统计分析测试结果，一旦检测到随机性下降逐渐接近下门限，就会启动动态调整。若动态调整后随机性得到改善且重新处于最佳工作区间，则停止下一步的调整，但仍实时监测下一轮的随机数的随机性；如果随机性得到改善但尚未处于最佳工作区间，则继续向相同趋势方向进行微调，直到使其重新处于最佳工作区间；如果统计分析性能反而下降，则需要改变成相反趋势方向进行微调，直到使其重新处于最佳工作区间；
本实施例中，所述n等于10，x=4，其选择的组合方式约210种，其他实施例中，n可以大于或等于10，也可以小于10，但小于10的话其动态调整的可选择方案数相对会较少。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。