量子随机发生器(quantumrandomnumbergenerator,QRNG)通过测量量子过程的不确定性,能产生不可预测的随机数,是信息安全领域中理想的、安全的随机数源,对于保障国防、金融、政务等领域的信息安全具有重要意义。因此QRNG备受人们青睐,并在近二十年中飞速发展,形成了离散型和连续型两类方案。在连续型方案中,基于零差探测技术测量真空涨落的真空态QRNG,具有真空态易制备、对探测效率不敏感、探测所得变量可量化为多个比特以及结构简单易于系统集成等显著优点而备受关注。QRNG理论上可以产生无法预测的随机数,然而在实际系统中,器件的非理想性会很大程度地降低生成的随机数的随机性,甚至会成为被窃听者利用的安全漏洞,因而QRNG的实际安全性受到了人们的重视。目前,针对真空态QRNG的实际安全性问题,主要研究包括在带宽受限的探测器对随机数相关性的影响以及模数转换器的采样范围和精度对最小熵的影响等。然而在这些研究中,一般假定本振光光源为理想的激光光源,不存在涨落,并且假定零差探测两臂高度平衡。非理想的零差探测以及本振光涨落对真空态QRNG的实际安全性的影响仍缺乏研究。为研究上述实际安全性问题,本论文主要工作及创新成果如下:1、从最小熵基本模型切入,将本振光涨落和非理想的零差探测纳入考虑,理论推导并建立实际最小熵模型。之后通过理论和实验证明了随着分束器透射率的增大,来源于本振光涨落的噪声方差分量以及总噪声方差相应地增大,而源自量子涨落的噪声方差分量则随之减小,即实际最小熵随之减小。这意味着随着零差探测不平衡程度的加大,在计算最小熵时若不考虑本振光噪声的影响,生成的随机序列中将有更多的比特被窃听者所掌握。2、在实验中,本文提出了一种本振光监控方案来计算本振光涨落噪声方差,从而校正真空态QRNG的实际最小熵,最终量子随机数生成速率超过了 350Mbps。此外,本文还对经过后处理的量子随机数进行性能测试,测试结果符合理想真随机数的基本特征。3、为了提高系统的实际安全性,得到安全的量子随机数,本文提出了三种系统实时监控方案,根据实时监控的实际最小熵、安全参数和总噪声方差等关键参数,对最终生成的随机序列进行取舍。并将其中简易可行的方差监控方案用于本研究团队研制的业界前列的高速真空态QRNG样机中。