【技术实现步骤摘要】
本申请涉及量子通信，具体涉及一种基于后处理的量子随机数提取方法、装置、设备及计算机可读存储介质。
技术介绍
1、随机数广泛应用在许多工业、商业和科学中，在信息通信领域，密码学是最依赖随机数的一个领域。如果加密所用的密钥是完全不可预测的随机比特，则可以认为加密后的密文是不可被破译的，即绝对安全的。真随机数(trng)在安全加密系统中起着至关重要的作用，通常认为它产生的数字是不可预测的，其中基于经典噪声(热)系统的方案看似随机，且硬件方法本质上比软件方法更安全，然而，只要它们是纯粹的经典系统，原则上它们就具有确定性。与这些经典系统相比，量子力学系统提供了终极的随机性。基于基本量子过程固有随机性的光学量子随机数发生器(qrng)保证产生不确定和不可预测的随机数。
2、即使量子物理定律保证了量子随机数的熵，量子系统的测量却经常受到经典噪声的污染。对于实际的qrng系统来说，系统中存在的电噪声会影响原始数据的安全性，因此相应的随机数提取操作对于消除经典噪声的影响非常重要。最小熵估计要排除经典噪声的影响，有助于表征可提取的随机性，然后随机提取操作在最小熵估计的基础上进行，随机提取后将生成真正的随机数。
3、adc产生的原始样本遵循着高斯分布，并且包含了经典侧信息。使用toeplitz矩阵实现后处理的方法就是将原始序列分段，然后分别于矩阵相乘即可，生成toeplitz矩阵的种子为s1,s2...,sm+n-1，通常用于生成矩阵的随机数种子来自伪随机数发生器或循环调用存储器数据，d1,d2...,dn为其中一段待处理的随
技术实现思路
1、本申请提供一种基于后处理的量子随机数提取方法、装置、设备及计算机可读存储介质，可以解决现有技术中存在的toeplitz矩阵通常用伪随机数发生器或循环调用存储的种子生成，这样增加了随机数发生系统被攻击者控制的风险，导致提取的随机数的安全性较差的技术问题。
2、第一方面，本申请实施例提供一种基于后处理的量子随机数提取方法，所述基于后处理的量子随机数提取方法包括：
3、通过预置高速adc将量子熵源输出的模拟信号转换成数字信号，以获取原始随机数；
4、根据获取到的所述原始随机数计算出最小熵；
5、将所述原始随机数作为种子更新预置toeplitz大矩阵，以获取更新后的所述预置toeplitz大矩阵输出的第一随机数序列和第一提取比例；
6、根据所述最小熵和所述第一提取比例，从所述第一随机数序列中提取量子随机数。
7、结合第一方面，在一种实施方式中，所述将所述原始随机数作为种子更新预置toeplitz大矩阵，以获取更新后的所述预置toeplitz大矩阵输出的第一随机数序列和第一提取比例，包括：
8、按照预置切分规则将所述原始随机数切分为多个样本数据；
9、通过预置提取规则依次从各个所述样本数据中提取对应的比特；
10、将多个所述比特输入至预置随机数种子移位寄存器中作为种子；
11、根据当前所述预置随机数种子移位寄存器中的种子更新预置toeplitz大矩阵，以获取更新后的所述预置toeplitz大矩阵输出的第二随机数序列；
12、根据所述第二随机数序列更新所述预置随机数种子移位寄存器中的种子；
13、将更新后的所述预置随机数种子移位寄存器中的种子启动更新后的所述预置toeplitz大矩阵，以获取更新后的所述预置toeplitz大矩阵输出的第一随机数序列和第一提取比例。
14、结合第一方面，在一种实施方式中，所述根据当前所述预置随机数种子移位寄存器中的种子更新预置toeplitz大矩阵，以获取更新后的所述预置toeplitz大矩阵输出的第二随机数序列，包括：
15、将当前所述预置随机数种子移位寄存器中的种子对预置toeplitz大矩阵中的第一行子矩阵进行更新，获取所述第一行子矩阵更新后的移位数据，其中，所述预置toeplitz大矩阵包括多行子矩阵；
16、将获取到的所述移位数据对第一行子矩阵进行更新，直至所有子矩阵更新完后，获取更新后的所述预置toeplitz大矩阵输出的第二随机数序列，其中，所有子矩阵更新完后即为所述预置toeplitz大矩阵更新完。
17、结合第一方面，在一种实施方式中，所述根据所述最小熵和所述第一提取比例，从所述第一随机数序列中提取量子随机数，包括：
18、将所述最小熵和所述第一提取比例进行比对，以确定所述第一随机数序列是否合格；
19、若所述最小熵大于所述第一提取比例，则确定所述第一随机数序列合格；
20、基于所述第一提取比例从所述第一随机数序列中提取量子随机数。
21、结合第一方面，在一种实施方式中，所述将所述最小熵和所述第一提取比例进行比对，以确定所述第一随机数序列是否合格之后，还包括：
22、若所述最小熵小于或等于所述第一提取比例，则确定所述第一随机数序列不合格；
23、通过执行异或操作降低所述第一提取比例，获取第二提取比例；
24、将所述最小熵与所述第二提取比例进行比对，再次确定所述第一随机数序列是否合格；
25、若所述最小熵大于所述第二提取比例，则确定所述第一随机数序列合格；
26、基于所述第二提取比例从所述第一随机数序列中提取量子随机数。
27、结合第一方面，在一种实施方式中，所述根据所述最小熵和所述第一提取比例，从所述第一随机数序列中提取量子随机数之后，还包括：
28、对获取到的所述量子随机数进行上电检测或周期性检测；
29、若确定所述量子随机数通过上电检测或通过周期性检测，则确定所述量子随机数正常；
30、若确定所述量子随机数没有通过上电检测或没有通过周期性检测，则确定所述量子随机数异常。
31、结合第一方面，在一种实施方式中，所述根据所述最小熵和所述第一提取比例，从所述第一随机数序列中提取量子随机数之后，还包括：
32、根据所述量子随机数更新预置随机数种子移位寄存器中的种子，将所述量子随机数作为所述预置随机数种子移位寄存器中的目标种子；
33、确定所述最小熵是否更新；
34、若确定所述最小熵更新，则根据所述预置随机数种子移位寄存器中的目标种子启动更新后的所述预置toeplitz大矩阵，获取更新后的所述预置toeplitz大矩阵输出的第三随机数序列和第三提取比例；
35、根据更新后的所述最小熵和所述第三提取比例，从所述第三随机数序列中提取量子随机数。
36、第二方面，本申请实施例提供了一种基于后处理的量子随机数提取装置，所述基于后处理的量本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于后处理的量子随机数提取方法，其特征在于，所述基于后处理的量子随机数提取方法包括：
2.如权利要求1所述的基于后处理的量子随机数提取方法，其特征在于，所述通过后处理将所述原始随机数作为种子更新预置Toeplitz大矩阵，以获取更新后的所述预置Toeplitz大矩阵输出的第一随机数序列和第一提取比例，包括：
3.如权利要求2所述的基于后处理的量子随机数提取方法，其特征在于，所述根据当前所述预置随机数种子移位寄存器中的种子更新预置Toeplitz大矩阵，以获取更新后的所述预置Toeplitz大矩阵输出的第二随机数序列，包括：
4.如权利要求1所述的基于后处理的量子随机数提取方法，其特征在于，所述根据所述最小熵和所述第一提取比例，从所述第一随机数序列中提取量子随机数，包括：
5.如权利要求4所述的基于后处理的量子随机数提取方法，其特征在于，所述将所述最小熵和所述第一提取比例进行比对，以确定所述第一随机数序列是否合格之后，还包括：
6.如权利要求1所述的基于后处理的量子随机数提取方法，其特征在于，所述根据所述最小熵和所
7.如权利要求1所述的基于后处理的量子随机数提取方法，其特征在于，所述根据所述最小熵和所述第一提取比例，从所述第一随机数序列中提取量子随机数之后，还包括：
8.一种基于后处理的量子随机数提取装置，其特征在于，所述基于后处理的量子随机数提取装置包括：
9.一种基于后处理的量子随机数提取设备，其特征在于，所述基于后处理的量子随机数提取设备包括处理器、存储器、以及存储在所述存储器上并可被所述处理器执行的基于后处理的量子随机数提取程序，其中所述基于后处理的量子随机数提取程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1至7中任一项所述的基于后处理的量子随机数提取方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有基于后处理的量子随机数提取程序，其中所述基于后处理的量子随机数提取程序被处理器执行时，实现如权利要求1至7中任一项所述的基于后处理的量子随机数提取方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于后处理的量子随机数提取方法，其特征在于，所述基于后处理的量子随机数提取方法包括：
2.如权利要求1所述的基于后处理的量子随机数提取方法，其特征在于，所述通过后处理将所述原始随机数作为种子更新预置toeplitz大矩阵，以获取更新后的所述预置toeplitz大矩阵输出的第一随机数序列和第一提取比例，包括：
3.如权利要求2所述的基于后处理的量子随机数提取方法，其特征在于，所述根据当前所述预置随机数种子移位寄存器中的种子更新预置toeplitz大矩阵，以获取更新后的所述预置toeplitz大矩阵输出的第二随机数序列，包括：
4.如权利要求1所述的基于后处理的量子随机数提取方法，其特征在于，所述根据所述最小熵和所述第一提取比例，从所述第一随机数序列中提取量子随机数，包括：
5.如权利要求4所述的基于后处理的量子随机数提取方法，其特征在于，所述将所述最小熵和所述第一提取比例进行比对，以确定所述第一随机数序列是否合格之后，还包括：
6.如权利要求1所述的基于后处理的量子随机数提...
【专利技术属性】
技术研发人员：涂宇平，华昕，雷鸣，陈代高，肖希，
申请(专利权)人：武汉光谷信息光电子创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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