量子随机数的一个至关重要的特性是严格随机性,它可用于量子计算、量子测量、量子网络、量子通信等领域。经典的量子随机数产生系统采用衰减激光脉冲作为激发光源,很难同时具有高光子计数率和优良的单光子特性,并且在得到随机数的过程中需要对数据进行极为复杂的处理。本文提出了一种基于光纤集成金刚石NV色心单光子源的量子随机数产生方法,在使用激光共聚焦扫描平台进行定位的基础上,将体积庞大的物镜替换为光纤集成器件,在器件中,抛物面聚光透镜用于收集金刚石样品发出的荧光,对比传统方法使用物镜进行荧光收集时的效率提高了20%。使用基于光纤集成的激光共聚焦扫描定位系统对金刚石样品进行探测,激发金刚石氮-空位（Nitrogen-Vacancy,NV）色心晶体单光子源,该单光子源的饱和亮度为1.5 Mcounts/s,零延时二阶关联函数为0.48（小于标准界限0.5）。量子随机数产生系统的熵源是单光子源经过光纤分束器时的通道随机选择结果。金刚石NV色心受激发后发出的荧光通过单光子探测器检测其单光子性,之后再通过时间数字转换器就可以采集到随机数。本文提出的量子随机数产生方法采用半自检测的方案,该方法生成的消偏差随机数产生速率大约为350 k Hz,消偏差随机数序列通过NIST程序包检测,各项测试的通过率都超过98%。通过计算生成的消偏差随机数序列的条件最小熵大约为每比特2.04,表明生成的消偏差随机数序列具有高随机性。同时。在扫描样品的过程中不需要反复调节物镜的工作距离,降低了系统的操作难度。测量系统的成本也得到缩减,对比传统方法,符合实验条件的物镜的平均价格超过2万元,而本方案使用的光纤集成器件总价仅不到5千元,这也是本文的主要创新点所在。本文主要内容如下。（1）对量子随机数产生系统的背景、分类及意义作简要概述。结合量子随机数产生系统的研究现状,就进一步提升量子随机数产生系统的效率,提出了一种基于光纤集成金刚石NV色心单光子源的量子随机数产生方案。（2）分析并设计量子随机数产生系统的总体方案。首先介绍量子随机数产生系统的原理;其次介绍金刚石NV色心的基本性质,主要包括结构、光学性质和光探测磁共振谱（Optical Detected Magnetic Resonance,ODMR）;之后由其基本性质总结其能够作为量子随机数产生系统单光子源的原理,并介绍金刚石NV色心单光子源的应用;最后依照以上原理结合光纤集成方法的优越性提出系统的详细设计方案。（3）对量子随机数产生系统实现的关键环节进行分项测试验证。首先研究金刚石NV色心单光子源的性能,包括单光子源的扫描定位和单光子源的特性验证;之后详细描述了Hanbury-Brown-Twiss（HBT）装置,同时对单光子源的零延时二阶关联函数进行计算和分析。（4）对整个量子随机数产生系统进行论述,并完成全面测试验证。首先介绍了随机数产生的原理,之后对实验采集到的随机数进行后处理和分析,最后使用NIST统计检测程序测试随机数序列的随机性,并依据得到的结果评价基于光纤集成金刚石NV色心单光子源的量子随机数产生方法的性能。（5）总结本论文完成的研究工作,并展望了课题的下一步研究方向。