Генератор случайных чисел - это устройство генерирующее последовательность случайных чисел изменяющихся с помощью параметров протекающего физического процесса генерации. В нашем случае на процесс генерации будут влиять квантовые явления.
Генераторы случайных чисел показывают себя как перспективная и востребованная технология будущего для большого спектра областей. Первое - это шифрование данных, которое можно дешифровать только квантовыми вычислителями.И второе - это изучение квантовых явлений в научных лабораториях. Этими областями спрос на генераторы случайных чисел не ограничивается.
Новый метод генерации истинно случайных чисел был представлен группой российских, британских и немецких ученых. Он использует квантовые свойства фотонов, которые невозможно предсказать и тем более подделать. Также был предложен метод сертификации полученных случайных чисел в реальном времени со скоростью более 8 Гбайт/с. Схема квантового генератора случайных чисел представлена на рисунке 1.
Рисунок 1. Схема установки использующая квантовый генератор случайных чисел. Получаемые измерения попадают на аналого-цифровой преобразователь, связанный с FPGA. VATT, регулируемый оптический аттенюатор; PD, фотодиод; FPGA, программируемая логическая интегральная схема.
Установка выглядит следующим образом. Лазер (источник фотонов) подает излучение на порт первого светоделителя. На второй порт ничего не подается. На выходах светоделителей расположены фотодетекторы. Светоделители симметричные, поэтому фотон с одинаковой и непредсказуемой вероятностью попадает на один из детекторов. Датчики передают сигнал на АЦП, а потом на интегральную схему, которая подсчитывает фотоны и генерирует случайное число. Истинность подтверждается несимметричным светоделителем и фотодетектором, которые считают фотоны, пришедшие в систему.
Рисунок 2. Блок-схема электронной части генератора случайных чисел.
Пример использования такой системы — это услуга квантового шифрования мобильных звонков запущенная в Китае.
В работе предлагается технология производства источников неразличимых фотонов в телекоммуникационном С-диапазоне на основе эпитаксиальных полупроводниковых квантовых точек. Новая методика позволяет детерминировано интегрировать квантовые излучатели в микрорезонаторы из кольцевых брэгговских решёток.
В статье описывается адаптация научной КМОП камеры Tucsen с обратной засветкой с целью улучшения возможностей регистрации когерентного рассеяния мягкого рентгеновского излучения.
В работе представлено два возможных варианта использования источников суперконтинуума: в качестве источника зондирующего излучения для оптической когерентной томографии и в качестве источника возбуждения для флуоресцентной кросс-корреляционной спектроскопии.
В работе реализован протокол BB84 с твердотельным источником одиночных фотонов на основе атомарно тонких слоев WSe2, выделяющийся простотой изготовления и настройки свойств. Система конкурентоспособна в сравнении с передовыми решениями, а с внедрением улучшений в виде микрорезонаторов может превзойти их.
В статье описывается метод широкопольной квантовой микроскопии с пространственным разрешением 1,4 мкм, основанный на схеме с симметричными плечами холостых и сигнальных фотонов. Преимущества метода: высокие скорость, отношение сигнал/шум и устойчивость к рассеянному свету в сравнении с аналогичными методами квантовой визуализации.
г. Санкт-Петербург, улица Савушкина 83, корп. 3
