– 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.
– Квантовые состояния спинов ядер характеризуются дискретными, непредсказуемыми значениями, которые могут быть измерены.
– Детектирование флуктуаций спиновых состояний посредством ЯМР-спектроскопии позволяет получать истинные случайные битовые последовательности.
3. Квантовые генераторы шума:
– Использование квантовых флуктуаций тока и напряжения в электронных схемах в качестве источника случайности.
– Примеры: шумы в резисторах, туннельные шумы в полупроводниковых приборах, флуктуации в сверхпроводящих контурах.
– Эти квантовые шумы являются фундаментальными и непредсказуемыми, в отличие от классических шумов.