隨機數(shù)是一種重要的基礎資源,廣泛應用于科學、工業(yè)和商業(yè)等各個領域。在現(xiàn)代密碼學中,真隨機數(shù)的獲取是所有信息安全協(xié)議的基本任務;在量子信息學中,真隨機數(shù)是量子密鑰分配協(xié)議的安全性基礎。但是,由計算機確定性算法產(chǎn)生的隨機數(shù),無法從理論上證明其隨機性,并不能保證輸出序列是絕對安全的,存在一定隱患。近年來,隨著量子信息技術的發(fā)展,量子力學中的內(nèi)在隨機性使得量子系統(tǒng)可以成為真隨機數(shù)的完美來源。其中,設備無關的量子隨機數(shù)發(fā)生器被認為是目前安全等級最高的隨機數(shù)產(chǎn)生方式。本文主要研究基于廣義測量的設備無關量子隨機性認證及隨機數(shù)生成方案,主要包括以下內(nèi)容:(1)基于SIC-POVM的量子隨機性認證方案的實驗驗證。該方案相比于傳統(tǒng)的基于投影測量的隨機性認證方案,可以從一個雙光子最大糾纏態(tài)中最多認證2個比特的隨機位。在放松假設的條件下,我們通過線性光學系統(tǒng)對其進行了原理性驗證。根據(jù)實驗中觀測到設備無關條件下的量子非局域相關,后續(xù)研究可以通過半正定規(guī)劃的方法,證明廣義測量在隨機性認證方案的優(yōu)勢,這項工作為隨機性認證極限的研究提供了有價值的參考。(2)基于SIC-POVM的量子隨機數(shù)生成方案的實驗實現(xiàn)。該方案利...

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 量子密碼與量子隨機數(shù)
        1.1.1 偽隨機數(shù)發(fā)生器
        1.1.2 量子隨機數(shù)發(fā)生器
    1.2 量子隨機數(shù)發(fā)生器的發(fā)展狀況
        1.2.1 實用化的量子隨機數(shù)發(fā)生器
        1.2.2 半設備無關的量子隨機數(shù)發(fā)生器
        1.2.3 設備無關的量子隨機數(shù)發(fā)生器
    1.3 本文主要工作和內(nèi)容安排
第二章 相關背景知識介紹
    2.1 量子力學基礎知識
        2.1.1 量子態(tài)的介紹
        2.1.2 量子測量的介紹
    2.2 單光子態(tài)的制備與測量
        2.2.1 態(tài)的制備系統(tǒng)
        2.2.2 態(tài)的測量系統(tǒng)
    2.3 雙光子糾纏態(tài)的制備
        2.3.1 II型BBO晶體的雙光子糾纏源
        2.3.2 “三明治型”BBO晶體的雙光子糾纏源
        2.3.3 PPKTP-Sagnac型雙光子糾纏源
    2.4 隨機性后處理及檢測
        2.4.1 隨機性量化
        2.4.2 隨機性提取
        2.4.3 隨機性檢測
    2.5 本章小結
第三章 基于SIC-POVM的隨機性認證方案的實驗驗證
    3.1 典型的設備無關隨機性認證方案
    3.2 基于SIC-POVM的隨機性認證方案
        3.2.1 研究背景及意義
        3.2.2 理論方案介紹
        3.2.3 實驗方案介紹
        3.2.4 實驗結果分析
    3.3 其他相關方案對比
    3.4 本章小結
第四章 基于SIC-POVM的隨機數(shù)生成方案的實驗實現(xiàn)
    4.1 實驗方案介紹
    4.2 實驗結果分析
        4.2.1 隨機數(shù)生成
        4.2.2 隨機性提取
        4.2.3 隨機性檢測
    4.3 本章小結
第五章 總結與展望
    5.1 工作總結
    5.2 未來展望
參考文獻
附錄1 攻讀碩士學位期間撰寫的論文
附錄2 攻讀碩士學位期間申請的專利
附錄3 攻讀碩士學位期間參加的科研項目
致謝



本文編號：3829148