[发明专利]一种量子随机开关

权利要求书

1.一种量子随机开关QRS，其特征在于：包括半波片组HWP，凸透镜组，电光调制器EOM，偏振分束器PBS以及量子随机数发生器QRNG，其中：

所述的半波片组HWP：用来调节入射到量子随机开关QRS内以及从量子随机开关QRS出射的光束的偏振；所述的半波片组HWP包括第一个半波片和第二个半波片，第一个半波片位于量子随机开关QRS光路的最开始部分；第二个半波片位于偏振分束器之前；两个半波片关于电光调制器对称放置，两个半波片的光轴都与光束传播方向一致；

所述的凸透镜组：其包括两个凸透镜，一个凸透镜用来调节入射的平行光束，使之聚焦到电光调制器EOM上，以及另一个凸透镜将从电光调制器EOM出射的发散光束重新调节为平行光束，两个凸透镜位置关于电光调制器EOM对称放置，位于半波片组HWP内侧；

所述的电光调制器EOM：根据量子随机数发生器QRNG发送来的信号对光束进行相位调制；位于两个凸透镜的共同焦点处，且与量子随机数发生器QRNG相连；

所述的量子随机数发生器QRNG：随机产生0或1信号发送给电光调制器EOM；用导线与电光调制器EOM相连，位于量子随机开关QRS光路之外；

偏振分束器PBS：根据出射光的不同偏振光进行分束，是光路的最后一个元件。

2.根据权利要求1所述的一种量子随机开关QRS，其特征在于：所述的半波片组HWP针对不同波长的激光进行偏振调制，在光路中位置灵活可变。

3.根据权利要求1所述的一种量子随机开关QRS，其特征在于：所述的凸透镜组针对不同波长的激光进行聚焦、发散调制，而且根据不同光路灵活地选择透镜组焦距和透镜位置。

4.根据权利要求1所述的一种量子随机开关QRS，其特征在于：不同于经典物理过程所考虑到的所有变量的情况下是可以被模拟的，所述的量子随机数发生器QRNG所产生的随机性是完全真随机的；且器件体积小。

5.根据权利要求1所述的一种量子随机开关QRS，其特征在于：所述的电光调制器EOM完全根据量子随机数发生器QRNG发生的随机数信号，来调节两个偏振光的相位，不受任何其他因素对随机性的影响。

6.根据权利要求1所述的一种量子随机开关QRS，其特征在于：所述的偏振分束器PBS根据入射光的偏振不同而进行不同的反射与透射操作；偏振分束器PBS针对不同波长的激光进行偏振调制，或者选择不同的透射反射比例；且体积小，在光路中的位置灵活可变。

7.一种量子随机开关QRS，其特征在于，实现如下，进入量子随机开关QRS的两束平行光均预先调节为H偏振，经过第一个22.5°的半波片，其偏振变为此时两束平行光是空间上分离且平行的，然后进入凸透镜进行聚焦，并在凸透镜一倍焦距处放置电光调制器EOM，则两束平行光经过凸透镜后聚焦在电光调制器EOM上，电光调制器EOM接收到量子随机数发生器QRNG发射的0或1信号，对聚焦在一起的两个光斑的H偏振光和V偏振光进行相位调制，如果量子随机数发生器QRNG发出的信号是0，则电光调制器EOM加在H偏振光和V偏振光之间的相位差也是0，此时光束的偏振仍为如果量子随机数发生器QRNG发出的信号是1，则电光调制器EOM加在H偏振光和V偏振光之间的相位差是π，此时光束的偏振变为由于电光调制器EOM位于凸透镜的焦点处，且入射到凸透镜的光为平行光，因此经过电光调制器EOM后，光束重新发散，因此在电光调制器EOM后，距离电光调制器EOM一倍焦距处放置与前面凸透镜完全一样的另一块凸透镜，则两个重叠光斑重新变为两束平行光；再次经过22.5°的半波片，偏振的光变为H偏振的两束平行光，偏振的光变为V偏振的两束平行光；最后经过偏振分束器PBS，H偏振的光透射过偏振分束器PBS，V偏振光在偏振分束器PBS上反射，显然对于入射的H偏振光，其出射光束为H偏振光或V偏振光完全由量子随机数发生器QRNG决定。