Читать книгу Безопасный генератор случайных чисел. Научные основы и практическая реализация онлайн

– Потенциально высокая скорость генерации случайных чисел с использованием квантовых эффектов.


3. Возможные квантовые источники случайности:


3.1. Примеры квантовых устройств и датчиков для генерации случайности:

– Фотонные детекторы: Детектирование случайных флуктуаций в интенсивности лазерного излучения или в темновом токе фотодетекторов.

– Ядерные спины: Измерение случайных изменений в ориентации спинов ядер атомов, например, в ядерно-магнитном резонансе.

– Квантовые генераторы шума: Использование квантовых флуктуаций тока в электронных схемах, таких как резисторы и туннельные диоды.

– Радиоактивный распад: Детектирование случайных событий распада радиоактивных ядер.

– Квантовые явления в твердых телах: Использование эффектов квантового туннелирования, флуктуаций состояний электронов и других квантовых процессов в полупроводниковых и сверхпроводящих устройствах.


3.2. Интеграция квантовых источников в архитектуру генератора случайных чисел:

– Включение квантовых датчиков и детекторов в качестве основного источника случайности в генераторе.

– Применение методов квантовой обработки сигналов, таких как усиление, фильтрация и преобразование квантовых флуктуаций в цифровые случайные биты.

– Использование схем с избыточностью, верификацией и тестированием для повышения качества и надежности квантовых генераторов случайных чисел.

– Интеграция квантовых источников случайности с классическими алгоритмами постобработки для получения высококачественных, статистически независимых случайных последовательностей.


Описание возможных квантовых источников случайности;


1. Фотонные детекторы:

– Использование флуктуаций интенсивности лазерного излучения или темнового тока фотодетекторов для генерации случайности.

– Квантовые флуктуации в потоках фотонов создают истинный квантовый шум, который невозможно предсказать классически.

– Фотоумножители, лавинные фотодиоды и другие высокочувствительные фотодетекторы могут регистрировать эти квантовые флуктуации.


2. Ядерные спины:

– Использование случайных изменений ориентации спинов ядер атомов в ядерно-магнитном резонансе (ЯМР) в качестве источника случайности.