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相似文献
 共查询到16条相似文献,搜索用时 119 毫秒
1.
提出一种基于混沌激光的无后处理多位物理随机数高速提取方法.该方法在光域中利用锁模激光器作为光时钟,通过太赫兹光非对称解复用器完成对混沌激光的超低抖动光采样,无需射频时钟及后续逻辑处理过程的参与,经多位比较量化可直接产生优质物理随机数.并以光反馈半导体激光器这一典型的混沌激光产生装置作为熵源对所提方法进行了原理性实验论证.结果显示,光反馈半导体激光器产生的6 GHz混沌激光经5 GSa/s实时、低抖动光采样后,利用并行输出型多位比较器对所获混沌脉冲序列进行量化处理,选取最低有效位4位,可直接产生速率达20 Gb/s的随机数.该随机数速率由选取的量化结果最低有效位数和光采样率联合决定,而当前光采样率受限于所用混沌激光熵源的带宽.本文工作可为硬件上实现更高速物理随机数的实时、在线产生提供有力的技术和理论支撑.  相似文献   

2.
物理真随机数发生器对密码学和保密通信至关重要.现有随机数发生器,或者复杂庞大,或者受限于器件带宽,不能很好地满足现代高速通信系统的需要.本文提出了一种基于超晶格(superlattices,SLs)芯片的全固态实时高速物理真随机数发生器.通过选取合适直流偏置电压对SLs芯片进行激发,从而产生高频混沌振荡信号作为物理熵源,利用采样频率为2 GHz的多位模数转换器(analog-to-digital converter,ADC)进行量化,生成12位的二进制随机比特,然后使用现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array,FPGA)抽取最低4位为有效位并进行比特反转以改善其随机性,最终获得了实时速率为8 Gbit/s的随机数.经验证,该发生器产生的随机数通过了随机数行业标准(NIST SP 800-22)的测试,具备优良的统计特性,有望小型化集成到高速通信设备之上.  相似文献   

3.
提出了一种基于混沌激光的在线实时产生高速物理随机数的方法,通过对连续的混沌激光进行光釆样得到离散的混沌激光脉冲序列,利用差分比较器对混沌脉冲序列进行自延迟比较,在线实时输出高速物理随机数.并以光反馈半导体激光器这一典型混沌激光产生装置作为物理熵源,对所提方法进行了原理性实验论证,实现了实时速率为7 Gbit/s的物理随机数在线产生,可成功通过随机数行业测试标准(NIST SP 800-22).  相似文献   

4.
姚晓洁  唐曦  吴正茂  夏光琼 《物理学报》2018,67(2):24204-024204
提出将正交互耦1550 nm垂直腔面发射激光器(1550 nm-VCSEL)在优化条件下输出的多路平均功率可比拟、延时特征(TDS)得到有效抑制的混沌信号作为混沌熵源,经8位模数转换器(ADC)量化和最低有效位(m-LSB)后续处理获取多路物理随机数的方案,并研究了系统参量对最终获取的比特序列随机性的影响.首先,基于VCSEL的自旋反转模型分析耦合强度和频率失谐对两个正交互耦合1550 nm-VCSEL输出动力学的影响,初步确定利用该系统产生四路平均功率可比拟、TDS得到抑制的混沌信号所需的耦合强度和频率失谐优化范围;在此基础上,选择一个耦合强度值,利用处于优化范围内的不同频率失谐下获取的四路混沌信号作为熵源,经8位ADC量化和m-LSB后续处理得到最终的比特序列;最后,采用NIST Special Publication800-22统计测试套件对获取的最终比特序列的随机性能进行测试,确定了同时获取四路高质量随机数所需的参数范围.  相似文献   

5.
李璞  江镭  孙媛媛  张建国  王云才 《物理学报》2015,64(23):230502-230502
基于混沌激光实现全光物理随机数发生器的物理基础是完成对混沌光信号的高速实时全光采样. 本文利用偏振无关的SOA构建出TOAD全光采样门, 以光反馈半导体激光器产生混沌激光, 对混沌激光的全光采样可行性进行了原理性实验论证, 实现了对光反馈半导体激光器产生的6.4 GHz带宽的混沌激光5 GSa/s的实时、高保真全光采样. 进一步研究显示, 光采样周期与外腔反馈时间成比例与否对混沌信号弱周期性的抑制水平影响显著. 当两者不成比例时, 可有效消除原始混沌信号的弱周期性, 有利于高质量物理随机数的产生.  相似文献   

6.
本文提出采用可集成的激光器阵列后处理光反馈半导体激光器的输出,进而获得无时延特征的优质混沌熵源,进一步获取高速高品质随机数序列.方案中采用常规的8位模数转换采样量化和多位最低有效位异或提取处理,采用国际公认的随机数行业测试标准(NIST SP 800-22)来检验产生的序列.结果表明,通过激光器阵列后处理的混沌熵源所获取的随机数序列具有均匀的分布特性,散点图无明显图案,可以成功通过NIST SP 800-22的全部测试.另外,基于激光器阵列的可扩展性,本方案可以拓展为可实现同时产生多路并行的高速高品质随机数发生器.  相似文献   

7.
陈莎莎  张建忠  杨玲珍  梁君生  王云才 《物理学报》2011,60(1):10501-010501
利用光反馈半导体激光器产生的混沌激光作为随机数发生器的物理熵源,通过8位 ADC将熵源信息转化为二进制码,并经后续差分运算处理改善其随机性,最终获得了1 Gbit/s的随机数.所产生的随机数通过了NIST Special Publication 800-22的全部测试项. 关键词: 混沌激光 随机数发生器 半导体激光器 模数转换  相似文献   

8.
党小宇  李洪涛  袁泽世  胡文 《物理学报》2015,64(16):160501-160501
混沌随机序列发生器在数字实现时面临有限字长效应, 无法严格保证伪随机序列的非周期性. 构建了一类包含最少模拟器件的新数模混合系统, 分析比较了此类系统的非线性动力学行为. 利用现场可编程逻辑门阵列和RC电路实现了混沌映射, 构造了稳定的高速随机序列发生器, 可产生100 Gbit/s以上速率的随机数. 研究表明, 数模混合系统的混沌性对元件参数变化不敏感, 数模实现验证了新系统的存在性和物理上的可实现性. 系统易于集成在数字加密、保密通信和雷达波形产生等应用系统中.  相似文献   

9.
汪龙  马海强  李申  韦克金 《物理学报》2013,62(10):100303-100303
提出了利用模数转换器提高真随机数源速率的方案, 该方案基于衰减脉冲激光光子间隙随机分布, 可使随机数的产生速率提高十几倍.实验中将时间幅度转换仪与16位模数转换器相结合, 产生的各比特位随机数序列顺利通过了国际通用的随机数检测程序统计测试标准, 该方案实验装置简单, 增强了系统的抗干扰能力. 关键词: 衰减式单光子源 模数转换 延时符合 随机数检测  相似文献   

10.
韩韬  刘香莲  李璞  郭晓敏  郭龑强  王云才 《物理学报》2017,66(12):124203-124203
基于光反馈半导体激光器产生的宽带混沌信号作为物理熵源生成物理随机数已得到广泛研究.线宽增强因子的存在会导致半导体激光器出现大量不稳定动态特性,因此,本文着重研究半导体激光器的线宽增强因子对生成随机数性能的影响.数值仿真结果表明:随着线宽增强因子的增加,光反馈半导体激光器输出混沌信号的延时峰值逐渐减小、最大李雅普诺夫指数逐渐增大.基于不同线宽增强因子下产生的混沌信号提取随机数,并利用NIST SP 800-22软件对生成随机数的性能进行测试.测试结果表明,选取线宽增强因子较大的半导体激光器产生混沌信号作为物理熵源易于生成性能良好的随机数.  相似文献   

11.
We study the influence of statistical distribution properties on ultrafast random-number generators (RNGs) using chaotic laser system consisting of a semiconductor laser subject to dual-chaotic optical injections. Two completely different distributions are considered in this paper: one is a long-tailed distribution, and the other is a well-fitted Gaussian distribution. The numerical results show that, using minimum post-processing, symmetric distribution allows for the extraction of 4 least significant bits (LSBs) per sample; while for the asymmetric distribution the produced sequence based on the last LSB still exhibits certain bias. In other words, the important role of symmetric distribution in fast generation of random bits using multi-bit extraction scheme is demonstrated in numerical simulations.  相似文献   

12.
Although the no-cloning theorem forbids perfect replication of quantum information, it is sometimes possible to produce large numbers of replicas with vanishingly small error. This phenomenon, known as quantum superreplication, can occur for both quantum states and quantum gates. The aim of this paper is to review the central features of quantum superreplication and provide a unified view of existing results. The paper also includes new results. In particular, we show that when quantum superreplication can be achieved, it can be achieved through estimation up to an error of size O(M/N2), where N and M are the number of input and output copies, respectively. Quantum strategies still offer an advantage for superreplication in that they allow for exponentially faster reduction of the error. Using the relation with estimation, we provide i) an alternative proof of the optimality of Heisenberg scaling in quantum metrology, ii) a strategy for estimating arbitrary unitary gates with a mean square error scaling as log N/N2, and iii) a protocol that generates O(N2) nearly perfect copies of a generic pure state U|0>while using the corresponding gate U only N times. Finally, we point out that superreplication can be achieved using interactions among k systems, provided that k is large compared to M2/N2.  相似文献   

13.
兰豆豆  郭晓敏  彭春生  姬玉林  刘香莲  李璞  郭龑强 《物理学报》2017,66(12):120502-120502
利用通信波段双通道单光子探测器,采用Hanbury Brown-Twiss关联测量方案,理论分析并实验测量了光反馈半导体激光器产生的混沌光场的光子统计分布及不同混沌状态光场的二阶相干度.通过对混沌光场二阶相干度g~((2))(τ)的理论分析,得出随着延迟时间和相干时间的变化,其与相干光、热光及单光子态的二阶相干度可明显区分并呈现出不同分布.同时实验上产生了频谱宽度6.7 GHz的混沌光场,测量了不同光子数分布的结果,并用高斯随机分布、泊松分布、玻色-爱因斯坦分布对光子数分布进行理论拟合,发现随着入射平均光子数的增加,光子数分布从玻色-爱因斯坦分布过渡到泊松分布,但整个过程都与高斯随机分布符合较好,且光场的二阶相干度g~((2))(0)由2降至1.通过改变偏置电流(I=1.0Ith-2.0Ith)和反馈强度(0—10%),实验上研究了混沌光场由低频起伏到相干塌陷的过程中不同状态宏观动力学特性与二阶相干度的对应关系.结果表明:混沌光场在此过程中始终呈现出明显的聚束效应,并在频谱宽度最大时达到最强;同时给出了光子计数测量中聚束效应减弱的物理原因.实验表明该系统及方法能很好地揭示不同状态混沌光场的光子统计特性.  相似文献   

14.
Multicritical potentials and correlation functions are given for models of rectangular M × N matrices, in the limit that N goes to infinity. These models are soluble without using orthogonal polynomials, and describe filamentary random surfaces, or, equivalently, a phase of branched polymers. It is shown that the equations describing multicritical behaviour are obtained from the hierarchy of flows that preserve Burgers' equation. Instanton solutions are studied - they imply that only the k = 2 model is unitary, and that the coefficients (for arbitrary k) of gstl is the perturbative expansion of the specific heat grow as l!.  相似文献   

15.
Most of the existing Quantum Private Queries(QPQ) protocols provide only single-bit queries service,thus have to be repeated several times when more bits are retrieved. Wei et al.'s scheme for block queries requires a high-dimension quantum key distribution system to sustain, which is still restricted in the laboratory. Here, based on Markus Jakobi et al.'s single-bit QPQ protocol, we propose a multi-bit quantum private query protocol, in which the user can get access to several bits within one single query. We also extend the proposed protocol to block queries, using a binary matrix to guard database security. Analysis in this paper shows that our protocol has better communication complexity, implementability and can achieve a considerable level of security.  相似文献   

16.
Most of the existing Quantum Private Queries (QPQ) protocols provide only single-bit queries service, thus have to be repeated several times when more bits are retrieved. Wei et al.'s scheme for block queries requires a high-dimension quantum key distribution system to sustain, which is still restricted in the laboratory. Here, based on Markus Jakobi et al.'s single-bit QPQ protocol, we propose a multi-bit quantum private query protocol, in which the user can get access to several bits within one single query. We also extend the proposed protocol to block queries, using a binary matrix to guard database security. Analysis in this paper shows that our protocol has better communication complexity, implementability and can achieve a considerable level of security.  相似文献   

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