随着通信技术的飞速发展,信息化已经成为当今社会的一大趋势,深刻影响着人类生产生活的方方面面。在信息化的过程中,一个突出的问题,即信息的安全性,正越来越引起人们的重视,为了解决这个问题,人们利用随机数对信息进行加密。量子随机数发生器的量子熵源具有不确定性本质,这使得产生的量子随机数的安全性得到了保障,基于这一优点,量子随机数发生器逐渐进入人们的视野。但是量子随机数的产生速率低下,在人们对信息传输速率要求日益提高的今天,这是其被广泛应用的最大桎梏。基于真空态正交分量的量子随机数发生器因其量子态易制备、探测损失不敏感以及可集成化等优点在各种各样的量子随机数发生器中脱颖而出并获得了长足的发展。平衡零拍探测器能够将真空态正交分量放大到宏观水平且能够有效地抑制经典噪声,是真空态量子随机数产生中不可或缺的技术手段。然而随着研究的不断深入和对量子随机数产生速率要求的不断提高,人们发现平衡零拍探测器的带宽成为了真空态量子随机数产生速率的终极限制,因此对平衡零拍探测器的研究变得愈发重要。本项工作致力于研究适用于真空态量子随机数产生的宽带、高信噪比、平坦度好的平衡零拍探测器,具体工作展开如下:首先,我们分析了平衡零拍探测器的工作原理和主要性能,从其性能的关键影响因素出发,建立了噪声等效电路模型,从而进行定量分析,确定了元器件的选型要求,完成了元器件的选型工作。然后,基于光电流差信号产生、交直流信号分离、交流信号放大、直流信号放大四个功能模块的分别实现和协调组合,设计了平衡零拍探测器的电路原理图,进行了PCB的设计和实物的制作,并搭建实验平台对平衡零拍探测器进行了基底噪声、带宽、信噪比、共模抑制比和直流输出响应等性能的测试。面对实测性能存在问题,采用ADS射频电路仿真技术对交流信号放大电路进行了模拟分析,找出了问题所在,并提出了改进方案。落实改进方案后,对改进后的平衡零拍探测器进行仿真与实测,最终实现了基底噪声为5.3m V,信噪比为17d [email protected] W,带宽达到850MHz,且在300～750MHz频率范围内频谱平坦度为±2d B的平衡零拍探测器。目前的实验结果能够很好地满足真空态量子随机数产生对平衡零拍探测器的基本要求,该项研究为量子随机数的高速产生和量子随机数发生器的集成化奠定了基础,随着平衡零拍探测器性能的进一步提升,量子随机数将在保密通信领域大放异彩。