利用混沌激光多位量化实时产生14 Gb/s的物理随机数

提出了一种基于混沌激光多位量化的高速物理随机数实时产生方法.利用外腔反馈混沌半导体激光器作为物理熵源,通过时钟速率为7 GHz的多位模数转换器对其采样量化,生成6位有效位的二进制随机比特,然后利用现场可编程软件抽取低2位有效位的随机序列并进行自延迟异或处理,获得了实时速率为14 Gb/s的物理随机数.该随机数具有良好的统计随机性,可成功通过随机数行业测试标准(NIST SP 800-22).     

基于混沌激光产生1 Gbit/s的随机数

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     

利用混沌激光脉冲在线实时产生7 Gbit/s物理随机数

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).     

基于光子间隙随机分布的真随机数源

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     

面向全光物理随机数发生器的混沌实时光采样研究

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.     

基于混沌激光的无后处理多位物理随机数高速产生技术研究

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.     

核磁共振量子计算机与并行量子计算(续)

2　核磁共振量子计算机2 .1　量子计算机物理实现的基本要求量子计算可以分三个步骤 ;第一是对体系进行初始化 ,将其制备成计算所需要的输入状态 ;第二是对量子体系进行操作 ,也就是对之进行幺正变换 ,让它按照实际要求进行演化 ,这就是量子计算的过程 ,是整个量子计算的核心 ;第三是正确读出运算结果 .因此 ,对做量子计算的物理体系的要求是 :(1 )有一个合适的 2能级体系来作为量子比特 ,这些量子比特可以被很好地表征 ;(2 )能够将体系进行初始化到一个所需要的量子态上 ,如| 0… 0〉 ;(3 )各量子位之间应存在合适的相互作用类型 ,而且可以…     

基于两正交互耦1550nm垂直腔面发射激光器获取多路随机数

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.     

Si(110)和Si(111)衬底上制备InGaN/GaN蓝光发光二极管

分别在Si(110)和Si(111)衬底上制备了In Ga N/Ga N多量子阱结构蓝光发光二极管(LED)器件.利用高分辨X射线衍射、原子力显微镜、室温拉曼光谱和变温光致发光谱对生长的LED结构进行了结构表征.结果表明,相对于Si(111)上生长LED样品,Si(110)上生长的LED结构晶体质量较好,样品中存在较小的张应力,具有较高的内量子效率.对制备的LED芯片进行光电特性分析测试表明,两种衬底上制备的LED芯片等效串联电阻相差不大,在大电流注入下内量子效率下降较小;但是,相比于Si(111)上制备LED芯片,Si(110)上LED芯片具有较小的开启电压和更优异的发光特性.对LED器件电致发光(EL)发光峰随驱动电流的变化研究发现,由于Si(110)衬底上LED结构中阱层和垒层存在较小的应力/应变而在器件中产生较弱的量子限制斯塔克效应,致使Si(110)上LED芯片EL发光峰随驱动电流的蓝移量更小.     

基于激光器阵列后处理的混沌熵源获取高品质随机数

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.     

蒙特卡洛模拟中伪随机数的STTDMR检验

伪随机数发生器(PNG)是蒙特卡洛法概率模拟中的基本工具,但它也成为影响蒙特卡洛法精确度的最大误差源.提出了一种检验方法——二维介质辐射对称性检验法STTDMR,它可在不同条件下对各种伪随机数程序进行无限制的检验,在更精细的层次上区分伪随机数发生器的优劣.STTDMR不仅可检验伪随机数的特性,还可检验概率模型是否正确.利用STTDMR分析了多种典型的伪随机数产生法,获得一个性能上较优越的组合伪随机数ZH产生程序.     

超导电路的量子化方法

超导量子计算是当下世界范围内被广泛关注的研究课题之一,近年来许多文献报道了利用超导量子比特对特定物理过程的研究和仿真,在新近的一些工作里其应用范围已经超出了物理学研究范围,在化学、信息学等领域也得到了很好的结果.超导量子计算器件首先要对超导电路进行量子化.本文针对超导量子计算芯片(量子比特)中的超导电路总结了一套规范、...     

O2(1△)发生器溶液预混及反应换热系统设计

通过采用离心泵与换热器进行的换热系统设计,缩短了溶液预混时间,增强了O2(1△)发生器的反应换热效率,同时使发生器在反应中具备了动态传质性能,改善了氧碘化学激光器的输出功率.     

物理真随机码发生器随机性分析

对物理随机码发生器的物理参量与其产生的随机码序列的随机性关系进行了分析.根据量子保密通信对随机码序列的随机性的要求,分析了常见的随机码发生器产生的随机码的随机性,给出了利用随机高斯噪音经比较器产生随机码的随机码发生器的随机性公式.     

短周期Ⅱ型InAs/GaSb超晶格中红外探测

文章研究了短周期InAs/GaSb(SLs)Ⅱ型超晶格的红外光电特性。研究发现将InAs/GaSb超晶格各层生长宽度调节在20/25左右,可以实现中红外波段的禁带宽度。我们发展了修正的八能带K.P模型计算了该超晶格系统的电子子带结构,模型充分考虑了生长层之间的界面效应。模型只需要微观界面效应这一个可调参数,就可以得到与实验结果符合的非常好的理论结果。研究发现将GaSb的厚度固定为24,InAs的厚度从23降到17时,SLs的带隙宽度可以从275 meV调节到346 meV;或者InAs的厚度为21,GaSb的厚度从18增加到27时,SLs的带隙宽度可以从254meV调至313meV。该理论研究证明短周期InAs/GaSbⅡ型SLs可以应用于带宽为3~5μm的中红外光电探测。     

超高真空原子尺度Aux/Si(111)-(7×7)表面吸附的电荷分布测量

原子尺度表面吸附Au原子的物理化学性质对研究纳米器件的制备以及表面催化等起着非常重要的作用.利用调频开尔文探针力显微镜研究了室温下Au在Si(111)-(7×7)表面吸附的电荷分布的特性.首先,利用自制超高真空开尔文探针力显微镜成功得到了原子尺度Au在Si(111)-(7×7)不同吸附位的表面形貌与局域接触电势差(LCPD);其次,通过原子间力谱与电势差分析了Au/Si(111)-(7×7)特定原子位置的原子特性,实现了原子识别;并通过结合差分电荷密度计算解释了Au/Si(111)-(7×7)表面间电荷转移与Au的吸附特性.结果显示,Au原子吸附有单原子和团簇形式.其中,Au团簇以6个原子为一组呈六边形结构吸附于Si(111)-(7×7)的层错半单胞内的3个中心原子位;单个Au原子吸附于非层错半单胞的中心顶戴原子位;同时通过电势差测量得知单个Au原子和Au团簇失去电子呈正电特性.表面差分电荷密度结果显示金在吸附过程中发生电荷转移,失去部分电荷,使得吸附原子位置上的功函数局部减少.在短程力、局域接触势能差和差分电荷密度发生变化的距离范围内,获得了理论和实验之间的合理一致性.     

中国科学院物理研究所(北京凝聚态物理国家实验室)2012年度人才招聘启事

中国科学院物理研究所(北京凝聚态物理国家实验室)是以凝聚态物理研究为主,包括凝聚态物理、光物理、原子分子物理、等离子体物理、软物质与生物物理、凝聚态理论和计算物理等多学科综合性科研机构.现根据工作需要,面向国内外公开招聘科研、技术支撑人才.一、招聘岗位(一)科研岗位从事超导、表面物理、磁学、光学物理、先进材料与结构分析(电子显微学)、纳米物理与器件(真     

O2(1Δ)发生器溶液预混及反应换热系统设计

通过采用离心泵与换热器进行的换热系统设计,缩短了溶液预混时间,增强了O2(1Δ)发生器的反应换热效率,同时使发生器在反应中具备了动态传质性能,改善了氧碘化学激光器的输出功率。     

单重态氧发生器出口气流中O_2(~1Δ)及水汽绝对浓度的测量

单重态氧发生器是氧碘化学激光器的核心部件 ,O2 (1Δ)和水汽的粒子数密度 (绝对浓度 )是单重态氧发生器的两个重要参量 ,其中O2 (1Δ)是氧碘化学激光器的能源 ,而水汽对氧碘化学激光器的发光介质—I 有强烈的淬灭作用。如何简单准确地测量这两个参量 ,一直是氧碘化学激光器研究中的一个难题。利用体光源模拟标定法 ,得到了O2 (1Δ)和水汽的绝对浓度 ,并且成功地用一套实验装置对射流式单重态氧发生器的上述两个参量进行了实时测量 ,得到了两个参量的变化曲线 ,同时还提供了O2 (1Δ)的产率以及水汽体积浓度等参量的变化曲线 ,通过大量实验结果 ,给出了各参量的变化规律 ,为射流式单重态氧发生器研究提供了有力的参考依据。     

在离子阱体系中通过Bell态来产生簇态

我们对已存在的在离子阱体系中产生簇态的方案进行修改.本文中提出的方案是基于Bell态和控制相位门(cz门)的实现.通过Bell态和控制相位门,我们就可以产生4比特(qubit)以及6比特的簇态.