随机数广泛应用于信息加密、统计抽样等领域。随着量子技术的发展,人们将视线转向了量子随机源的研究,包括自发辐射噪声,真空涨落和相位噪声等,从量子随机源中提取随机数的方案被称为量子随机数发生器。其中,基于真空涨落的量子随机数发生器方案相较于其他方案而言,真空态易制备,系统结构简单,利于集成,并且可以满足高速的应用场景需求,因此受到了科研人员的重视。数据采集技术作为真空态量子随机数发生器中的关键技术,用于将探测所得电信号转化为数字信号进行分析处理。为了实现安全、稳定、高速的真空态量子随机数发生器,需要高性能的数据采集系统,其中主要参数有采样速率和采样位数以及动态范围,这三个参数将直接影响随机序列的随机性和产生速率。本文设计了一种应用于真空态量子随机数发生器的高速数据采集方案,具体内容如下:1.通过分析采样数据之间的相关性以及实际系统中最坏情况下的最小熵,确定数据采集系统的采样速率和采样位数以及动态范围。数据采集系统由采样子卡和基于FPGA开发平台的数据处理模块组成,其中采样子卡以型号为ADS5400的ADC芯片为核心。2.对数据采集系统的性能进行测试。在输入测试信号频率为50 MHz并且采样速率为800 MHz的情况下,系统的有效位数达到9.20 bits。同时搭建基于真空涨落的量子随机数发生器的实验系统,并利用数据采集系统对随机变量进行采样,最后对真空态量子随机数发生器进行整体性能测试。本文设计并实现了一种应用于真空态量子随机数发生器的高速数据采集方案,该方案的原始随机序列产生速率能够达到9.60Gbps,通过随机提取率为0.533的算法后处理,最终输出随机序列产生速率高达 5.12 Gbps。