量子随机数发生器通过利用量子力学中不确定原理的非确定性物理过程,可在理论上生成不可预测和不可复制的随机数,能够保障重要信息的安全,因此被广泛应用于信息安全领域中。其中基于真空态的连续变量量子随机数发生器的量子态易制备,探测装置简单,生成速率高,且不容易被潜在攻击者所控制,安全性强。近年来,基于真空态的连续变量量子随机数发生器经过快速发展,正在逐步走向商用化。然而,由分立的光学器件构成的真空态量子随机数发生器在尺寸上很难集成到其它复杂的系统中,并且成本高,功耗大和不稳定等问题严重限制了其在实际场景中的应用。与普通光学系统相比,集成光路具备很多优点,比如信号带宽大,尺寸小,重量轻,功耗小,成本低,保密性强等,其中绝缘体上硅与互补金属氧化物半导体兼容,是一个良好的集成平台。同时,经过不断更迭,许多基于硅基光电子技术的光学器件已经被一一实现,因此结合集成电路将真空态量子随机数发生器集成在绝缘体上硅的想法变得不再遥不可及。但是,在实际实现时仍然存在一些技术难题,比如系统中的噪声控制、硅基芯片的引线键合以及激光与芯片之间的耦合等。为了研究并解决实际实现时面临的一些技术难题,本论文主要工作及创新成果如下:1、在实验室建立了一套基于硅基芯片的真空态量子随机数发生器系统,其中硅基芯片面积不到1平方厘米。在通过调研和实验研究后,本实验首先采用引线键合和夹层PCB的方式解决硅基芯片与跨阻放大器的连接难题,并降低由于连接引入的噪声,使得该噪声不影响信号的测量。随后,根据硅基芯片上的量子随机数发生器方案优化跨阻放大器的电路结构,使得芯片上的多个真空态量子随机数发生器方案可共用一个跨阻放大器,防止因集成器件损坏而导致实验终止的问题,同时可有效利用跨阻放大器。最后,在量子随机数发生器系统的基础上,通过使用裸纤、任意信号发生器和强度调制器构建了一个判断激光是否耦合进芯片的方案,解决了激光耦合的问题。2、在实验中,通过对系统不断进行调试优化后,系统运行趋于稳定。经测量,硅基真空态QRNG的散粒噪声与电噪声比为11dB,最小熵可达8.5bit。随后,本文使用Toeplitz算法对原始数据进行了随机提取,提取速率可达340Mbps,并且提取后的随机序列通过了所有NIST检验。