Генератор случайных чисел

У криптографії та моделюванні використовуються так звані генератори випадкових чисел. Це пристрій або програмний алгоритм, який генерує набори незалежних один від одного чисел. У разі апаратної реалізації послідовність задається аналоговим або цифровим пристроєм за рахунок хаотично змінюються параметрів фізичного процесу, таких як тепловий шум. Проте на ділі це поки ще псевдовипадкові числа, оскільки фізичні параметри не змінюються хаотично.

У новій роботі вчені сконструювали фотонну інтегральну схему (PIC), яка генерує випадкові числа в рамках квантових явищ. Робота мікросхеми забезпечується інжекційним лазером на основі фосфіду індію. На першому етапі, нижче певного енергетичного порогу, лазер випускає невелику кількість фотонів, реалізуючи спонтанне випромінювання. Виникає хаотичність фаз випромінювання посилюється при подоланні лазером порога, і спонтанне випромінювання починає домінувати.

Випромінювання першого лазера стикається з випромінюванням другого, аналогічного, в результаті чого перша діє як володіє двома джерелами, які внаслідок інтерференції створюють випромінювання непостійною яскравості. Її відмінності фіксуються розташованим на PIC фотодетектором. Як зазначають автори, створений квантовий «джерело ентропії» здатний генерувати випадкові числа зі швидкістю 1 гігабіт в секунду. При цьому розмір (6 на 2 міліметри) дозволяє використовувати його в смартфонах і планшетах.

На наступному етапі планується інтегрувати нову мікросхему в КМОП-пристрою, що дозволить генерувати випадкові числа прямо в смартфоні або планшеті.