些 术语仅仅是为了将一个部件与另一个部件进行区分，并且本领域技术人员将理解这些术语 并不隐含或暗示物质、部件的次序或顺序。
[0039] 图2是根据本公开的至少一个实施方式的随机数生成装置200的构造的示意图。 [0040]如图2中所例示，根据本公开的至少一个实施方式的随机数生成装置200包括光 源210和N个单光子探测器（Sro) 220至224,该光源210用于发出关于光源210的中心轴 线对称的光强度分布的光通量，该单光子探测器（Sro) 220至224被设置在距离光源210的 中心线的延长线相等的径向距离处。各个SPD220至224根据在各个时刻是否探测到光子 来生成0或1的比特值。由于在各个时刻从SPD220至224中生成一个比特，随机数生成 装置220可以在各个时刻获得N(N为自然数）个比特，从而获得生成速度比基于图1中所 例示的单光子探测器的传统量子随机数生成器（QRNG)高N倍的比特串。虽然没有在图2 中例示，随机数生成装置200还可以包括用于根据从N个SPD中输出的比特来生成随机数 串的随机数生成功能。下面将参照图4a至图6描述用于由随机数生成功能生成随机数的 方法。
[0041] 为了根据SPD220至224的输出比特来生成随机数，各个单光子探测器理想地以 相同的比率输出0或1的比特，这意味着各个SPD220至224探测光子的概率需要被控制 为50%。下面，将描述各个SPD220至224探测光子的概率。
[0042] sro的示例包括被称为雪崩光电二极管的半导体光子探测器（SAPD)、利用设置在 阴极和阳极之间的功放板操作的光电倍增管（PMT)探测器等等。
[0043] 通常来说，弱激光脉冲的光子数分布呈泊松分布。部分被吸收的光的光子数分布 遵循初始场的伯努利转换，并且因此探测到的弱激光脉冲的光子数分布满足下面的算式1。
[0044] [算式 1]
【主权项】
1. 一种随机数生成装置，该随机数生成装置包括： 光源，该光源被构造成发出具有围绕中心轴线对称的光强度分布的光通量；以及 多个单光子探测器spd，所述多个单光子探测器sro被设置在距离所述光源的所述中 心轴线的延长线相等的径向距离处并且被构造成根据是否探测到光子来生成〇或1的比特 值。
2. 根据权利要求1所述的随机数生成装置，其中，所述光源的所述光强度分布是包括 高斯分布的轴对称分布。
3. 根据权利要求1所述的随机数生成装置，其中，所述光源使用光学元件，所述光学元 件被构造成对发光器件的光通量滤波以生成关于所述中心轴线对称的光通量。
4. 根据权利要求1所述的随机数生成装置，其中，所述单光子探测器具有根据P= i-eiVS表示的光探测概率，其中，P是单光子探测器的光子探测概率，n是所述单光子 探测器的探测效率，y是入射在所述单光子探测器上的光通量的光强度，并且s是用于将 所述单光子探测器的暗计数概率考虑在内的参数。
5. 根据权利要求4所述的随机数生成装置，其中n、U和S被设置成使得所述单光 子探测器的光子探测概率P为〇. 5。
6. 根据权利要求1所述的随机数生成装置，其中，所述多个单光子探测器被设置在距 离所述光源的所述中心轴线的所述延长线相等的径向距离处。
7. 根据权利要求1所述的随机数生成装置，所述随机数生成装置还包括随机数生成 功能，所述随机数生成功能用于根据从所述多个单光子探测器输出的比特来生成所述随机 数。
8. 根据权利要求7所述的随机数生成装置，其中，所述随机数生成功能对在各个时刻 从所述多个单光子探测器输出的比特的组合按顺序排列，以生成所述随机数。
9. 根据权利要求7所述的随机数生成装置，其中，所述随机数生成功能对从所述多个 单光子探测器输出的比特进行奇偶生成计算，以生成所述随机数。
10. 根据权利要求9所述的随机数生成装置，其中，所述随机数生成功能根据时刻顺序 对在同一时刻从所述多个单光子探测器输出的比特的组合按顺序排列来生成原始比特串， 并且根据所生成的原始比特串进行奇偶生成计算来生成所述随机数。
11. 根据权利要求10所述的随机数生成装置，其中，所述随机数生成功能向所生成的 原始比特串应用预定大小的掩码来生成奇偶位并进行连续的奇偶位计算，以生成所述随机 数，各个奇偶位计算具有从生成当前奇偶位的位置的至少一个比特位移。
12. 根据权利要求9所述的随机数生成装置，其中，所述随机数生成功能对从所述多个 单光子探测器输出的各个比特串进行奇偶生成计算，然后对针对各个单光子探测器生成的 奇偶位按顺序排列，以生成所述随机数。
13. -种利用光源和单光子探测器来生成随机数的方法，所述方法包括以下步骤： 发出具有围绕中心对称的光强度分布的光通量； 根据通过设置在距离所述光源强度分布的对称轴相等的径向距离处的多个单光子探 测器是否探测到光子来生成比特串；以及 进行用于基于从所述多个单光子探测器输出的所述比特串生成所述随机数的后期处 理。
14. 根据权利要求13所述的方法，其中，对称的光强度分布是包括高斯分布在内的轴 对称分布。
15. 根据权利要求13所述的方法，其中，所述单光子探测器具有0. 5的光子探测概率。
16. 根据权利要求13所述的方法，其中，进行后期处理的步骤包括根据时刻顺序对在 同一时刻从所述多个单光子探测器输出的比特的组合按顺序排列来生成所述随机数。
17. 根据权利要求16所述的方法，其中，进行后期处理的步骤包括： 根据时刻顺序对在同一时刻从所述多个单光子探测器输出的比特的组合按顺序排列， 以生成原始比特串；以及 根据所生成的原始比特串进行奇偶生成计算，用于生成所述随机数。
18. 根据权利要求17所述的方法，其中，进行后期处理的步骤包括相对于所生成的原 始比特串，每预定长度生成奇偶位，以生成所述随机数。
19. 根据权利要求17所述的方法，其中，进行后期处理的步骤包括： 向所生成的原始比特串应用预定大小的掩码，以生成奇偶位；以及 进行连续的奇偶位计算，以生成所述随机数，各个奇偶位计算从生成当前奇偶位的位 置的至少一个比特位移。
20. -种随机数生成装置，所述随机数生成装置被构造成利用通过在多个点处探测来 自从光源发出的光通量的单光子、将是否探测到所述单光子转换成0或1的数字值然后对 所述数字值进行数学计算而获得的结果来生成随机数。
21. -种生成随机数的方法，所述方法包括利用通过在多个点处探测来自从光源发出 的光通量的单光子、将是否探测到所述单光子转换成0或1的数字值然后对所述数字值进 行数学计算而获得的结果来生成随机数。
【专利摘要】本发明涉及一种使用光源和单光子探测器的随机数生成方法和装置。根据该实施方式的某个方面，提供有生成随机数的随机数生成装置，该随机数生成装置包括：光源，该光源发出光通量，该光通量的光强度分布关于中心轴线对称；以及多个单光子探测器，其被定位为从光源的中心轴线的延长线起彼此径向隔开，以根据是否探测到光子来生成0或1的比特值。
【IPC分类】G06F7-58, G01J1-02
【公开号】CN104704466
【申请号】CN201380052268
【发明人】崔晶云, 曹正植, 赵锡范, 朴哲右
【申请人】Sk电信有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年8月21日
【公告号】US20150212798, WO2014058150A1