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申请/专利权人：山西大学;合肥国家实验室

摘要：本发明公开了一种基于混合集成光芯片的低功耗量子随机数发生器，属于量子随机数技术领域。量子随机数发生器主要由混合集成光芯片和FPGA现场可编程门阵列组成；混合集成光芯片将激光器芯片、硅基光电子芯片、TIA跨阻放大电路进行混合集成封装，有效减小了量子随机数发生器的体积和功耗。在毫安级的可调节恒流源电路驱动下，激光器芯片产生毫瓦级的激光，经TIA后，可输出高信噪比的真空散粒噪声信号；混合集成光芯片构成了量子随机数发生器的熵源，之后通过FPGA将熵源输出的噪声信号实时转化成数十吉比特每秒的量子随机数，并通过USB接口完成量子随机数的输出。本发明具有低噪声、高增益、高信噪比、高共模抑制比、低功耗的优点。

主权项：1.一种基于混合集成光芯片的低功耗量子随机数发生器，其特征在于，其结构主要由混合集成光芯片1、FPGA4、可调节恒流源电路5和偏置电压电路6组成；其中，所述混合集成光芯片1的整体结构主要由光学部分2和电学部分3组成；所述光学部分2包括激光器芯片13、硅基光电子芯片12；所述电学部分3为TIA17；所述混合集成光芯片1的整体结构还包括用于封装混合集成光芯片1的大陶瓷基板10、用于固定激光器芯片13的小陶瓷基板11；所述FPGA4主要由ADC7、以托普利兹矩阵乘法为核心的ToeplitzExtractor8、USB接口9构成；在混合集成光芯片1中首先将激光器芯片13和硅基光电子芯片12采用端面耦合的方法进行封装，之后再通过金丝键合方式与TIA17进行连接，完成芯片整体的混合集成封装；在数百毫安级的可调节恒流源电路5驱动下，激光器芯片13产生毫瓦级的激光，经端面耦合结构22进入硅基光电子芯片12；在1×2多模干涉耦合器123的作用下分为两束激光并分别注入至级联的锗硅光电二极管128和级联的锗硅光电二极管229中；其输出的光电流信号相减后，通过TIA17输出高信噪比的真空散粒噪声信号，作为量子随机数发生器的熵源；FPGA4将输出的真空散粒噪声信号实时转化成数十吉比特每秒的量子随机数，并通过USB接口9进行输出。

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百度查询： 山西大学 合肥国家实验室 一种基于混合集成光芯片的低功耗量子随机数发生器