[發(fā)明專利]用于生成真隨機(jī)數(shù)的方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280054821.2
• 申請日: 2012-11-09
• 公開（公告）號: CN103930866B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阿洛伊西·荷馬
• 申請（專利權(quán)）人: 挪佛麥迪哥股份公司
• 主分類號: G06F7/58
• 分類號: G06F7/58;H03K3/84
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11262
• 代理人: 張華卿,鄭霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及隨機(jī)數(shù)生成的領(lǐng)域，并且更具體地說涉及一種用于基于量子光學(xué)過程來生成真隨機(jī)數(shù)的方法和裝置。更加具體地說，本發(fā)明涉及使用用于游戲系統(tǒng)的量子力學(xué)來生成多個(gè)真隨機(jī)數(shù)。

背景技術(shù)

隨機(jī)數(shù)在許多應(yīng)用中是極其重要的。例如，在密碼學(xué)中，需要對應(yīng)地將它們用于密碼密鑰的生成或密碼協(xié)議中的某些變量的初始化。它們還應(yīng)用于各種其他領(lǐng)域中，如數(shù)值仿真和統(tǒng)計(jì)。

在游戲行業(yè)中，當(dāng)前的游戲機(jī)利用偽隨機(jī)數(shù)生成器來確定下注和獎(jiǎng)賞結(jié)果。偽隨機(jī)數(shù)生成器利用了生成一個(gè)“看起來”隨機(jī)數(shù)的序列的一個(gè)確定性數(shù)學(xué)算法。然而，如術(shù)語“偽”所暗示，由偽隨機(jī)數(shù)生成器生成的數(shù)字的序列根本不是隨機(jī)的。偽隨機(jī)數(shù)使用一個(gè)算術(shù)算法來生成，該算法具有可以通過大多數(shù)隨機(jī)性的統(tǒng)計(jì)測試的一個(gè)數(shù)字輸出。這些算法采用被稱為一個(gè)種子的一個(gè)初始化參數(shù)作為輸入并且迭代地產(chǎn)生多個(gè)數(shù)字。然而，它是完全確定性的并且最終發(fā)生重復(fù)。給定確定序列的變量，這些數(shù)字就是(經(jīng)受或多或少的努力)可預(yù)測的，這導(dǎo)致一個(gè)基于賭注的游戲的下注結(jié)果同樣為可預(yù)測的，這還可能導(dǎo)致該系統(tǒng)易受犯罪攻擊的攻擊。

彩票和游戲行業(yè)規(guī)定要求用于玩機(jī)會游戲的多個(gè)隨機(jī)數(shù)通過某些最小統(tǒng)計(jì)隨機(jī)性測試以確保公平性和對隨機(jī)數(shù)的未授權(quán)篡改。規(guī)定還要求對所使用的多個(gè)隨機(jī)數(shù)的審核；一個(gè)游戲場必須能夠驗(yàn)證生成一個(gè)較大頭獎(jiǎng)的隨機(jī)數(shù)的序列來源于屬于游戲場或彩票操作者的一個(gè)授權(quán)的隨機(jī)數(shù)生成器。

真隨機(jī)數(shù)生成器為利用一個(gè)物理過程來產(chǎn)生多個(gè)真隨機(jī)數(shù)的裝置。許多物理過程可以被用作用于生成多個(gè)真隨機(jī)數(shù)的一個(gè)隨機(jī)性來源。

從一個(gè)基本層次上來說，隨機(jī)性被嵌入在量子物理學(xué)內(nèi)。因此，將通過量子物理學(xué)描述的一個(gè)過程用作用于多個(gè)真隨機(jī)數(shù)的生成的一個(gè)隨機(jī)性來源是有意義的。

美國專利號6,249,009披露了一種真隨機(jī)數(shù)生成器，該真隨機(jī)數(shù)生成器利用了具有一個(gè)激光器、中性密度過濾器、以及檢測多個(gè)光子的一個(gè)單一光電倍增管的量子力學(xué)。一個(gè)真隨機(jī)數(shù)生成器的其他實(shí)施例可以具有一個(gè)激光器、中性密度過濾器、分束器、以及各自檢測來自分束器的一個(gè)單光子的兩個(gè)光電倍增管。

所需的是作為真隨機(jī)數(shù)的生成的基礎(chǔ)的一個(gè)改進(jìn)的量子光學(xué)過程的使用。此外，所需的是基于一個(gè)量子光學(xué)過程的一個(gè)簡單和實(shí)用的真隨機(jī)數(shù)生成器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的為提供一種在第一段中提到的類型的裝置和方法，該裝置和方法排除了上文所描述的缺點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上文所描述的目的，根據(jù)本發(fā)明的特性特征配備有根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)裝置，因此根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)裝置可以如下被表征：

一個(gè)用于借助于一個(gè)量子光學(xué)過程來生成多個(gè)真隨機(jī)數(shù)的裝置，該裝置包括：用于在一個(gè)光束內(nèi)生成至少一個(gè)單光子的一個(gè)光源；以及各自用于檢測該束內(nèi)的多個(gè)單光子而由此提供多個(gè)檢測器信號的至少兩個(gè)檢測器；以及控制裝置；其中用于檢測多個(gè)單光子的檢測器各自包括至少一個(gè)量子點(diǎn)；并且其中這些檢測器被定位在該束中的多個(gè)單光子的檢測概率大體上等效的空間位置處；并且其中該控制裝置被提供并且被適配成用于控制一系列單光子的生成并且記錄用于生成這些真隨機(jī)數(shù)的檢測器信號。

根據(jù)本發(fā)明的特性特征的提供產(chǎn)生了以下優(yōu)點(diǎn)：具體地說，通過避免雪崩過程及其相關(guān)聯(lián)的多個(gè)問題，隨機(jī)數(shù)的生成不易受到暗計(jì)數(shù)噪聲的影響，特別是在較高頻率處進(jìn)行操作時(shí)。此外，由于檢測器是基于一個(gè)晶體管的，因此高速電子電路的構(gòu)建模塊可以具有一個(gè)快速時(shí)間響應(yīng)。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)為量子點(diǎn)檢測器能夠在較低工作電壓處(舉例來說，小于5伏特)進(jìn)行操作并且更加穩(wěn)固。它還適合于制造成一個(gè)檢測器多通道陣列。