量子密钥分发产品随机数芯片阵列方案研究

doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2021.04.009

量子电子学报 ›› 2021, Vol. 38 ›› Issue (4): 468-476.doi: 10.3969/j.issn.1007-5461.2021.04.009

量子密钥分发产品随机数芯片阵列方案研究

唐世彪∗, 程节, 栗帅

( 科大国盾量子技术股份有限公司, 安徽合肥 230088 )

收稿日期:2021-01-04 修回日期:2021-02-02 出版日期:2021-07-28 发布日期:2021-07-27
通讯作者: E-mail: shibiao.tang@quantum-info.com
作者简介:唐世彪( 1982 - ), 广西桂林人, 博士, 高级工程师, 主要从事量子通信、数字信号处理方面的研究。 E-mail: shibiao.tang@quantum-info.com

Research on random number chip array scheme for quantum key distribution products

TANG Shibiao∗, CHENG Jie, LI Shuai

( QuantumCTek Co., Ltd., Hefei 230088, China )

Received:2021-01-04 Revised:2021-02-02 Published:2021-07-28 Online:2021-07-27

摘要/Abstract

摘要： 针对量子密钥分发 (QKD) 技术的市场化需求, 提出一种应用于 QKD 产品的随机数源实现方案及高速自检算法。采用商用的 WNG-8 噪声源搭建芯片阵列作为随机数源, 并通过异或的方式提升随机数可靠性。根据国家相关标准要求, 基于现场可编程门阵列 (FPGA) 设计了一种高速扑克自检算法方案, 通过优化判断策略, 并对检测数据流实行乒乓切换控制和并行统计, 实现了 3.8 Gbps 的处理带宽, 并预留进一步提升至 10 Gbps 处理带宽的能力, 以满足未来高速 QKD 产品随机数源实时检测需求。

关键词: 量子信息, 随机数源, 扑克检测, 现场可编程门阵列, 数字信号处理

Abstract: Aiming at the market demand of quantum key distribution (QKD) technology, a random num- ber source implementation scheme and high-speed self-check algorithm for QKD products are proposed. Commercial WNG-8 noise source chip is used to build chip array as the random number source in the system, and the reliability of random number is improved by means of XOR process. According to rele- vant national standards, a high-speed Poker self-check algorithm scheme is designed based on FPGA. By optimizing the decision strategy, implementing the Ping-Pong switching control and parallel statistics of the random data flow, the processing bandwidth of 3.8 Gbps is realized, which could be further improved to 10 Gbps to meet the real-time checking requirement for future high speed QKD products.

Key words: quantum information, random number source, Poker check, field programmable gate array; digital signal processing

中图分类号:

O431.2

唐世彪∗, 程节, 栗帅. 量子密钥分发产品随机数芯片阵列方案研究[J]. 量子电子学报, 2021, 38(4): 468-476.

TANG Shibiao∗, CHENG Jie, LI Shuai. Research on random number chip array scheme for quantum key distribution products[J]. Chinese Journal of Quantum Electronics, 2021, 38(4): 468-476.

参考文献

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Research on random number chip array scheme for quantum key distribution products

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