[發明專利]光學隨機數生成器及用于生成隨機數的方法

有效

• 申請號: 201510033111.7
• 申請日: 2015-01-22
• 公開（公告）號: CN104915178B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 皮爾喬治·薩托;卡勞斯·齊默爾曼
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: G06F7/58
• 分類號: G06F7/58
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

本發明公開了光學隨機數生成器及用于生成隨機數的方法。該光學隨機數生成器包括：光源(2)，用于隨機地發射光子(9)；單光子雪崩二極管陣列(3)，用于檢測由光源(2)提供的光子(9)，其中，單光子雪崩二極管陣列(3)放置在距離光源(2)的預定距離(d)處；以及控制裝置(10)，耦接至單光子雪崩二極管陣列(3)并且控制裝置(10)用于確定由單光子雪崩二極管陣列(3)中的每個單光子雪崩二極管檢測出的光子(9)的到達時間，并且基于到達時間生成隨機數。

技術領域

本公開內容一般涉及光學隨機數生成器以及用于生成隨機數的方法。

背景技術

隨機數在許多應用中是必不可少的。例如，已知的是將隨機數用于密碼或加密密鑰的生成、用于博彩等。

通常情況下，由于偽隨機數易于通過執行相應的計算算法而生成，因此偽隨機數被用于許多應用中。然而，特別是對于安全性相關的應用，真隨機數被越來越多地使用，真隨機數是在預計將是隨機的物理現象的基礎上生成的。

真隨機數生成器是已知的。它們基于物理機制，諸如來自環形振蕩器的熱致抖動，塊RAM寫入沖撞，并且可以利用例如光學效應。

雖然存在用于生成真隨機數的技術，但通常希望提高真隨機數的產生。

發明內容

根據第一方面，本公開內容提供了一種光學隨機數生成器。光學隨機數生成器包括：光源，被配置為隨機地發射光子；單光子雪崩二極管陣列，被配置為檢測由光源提高的光子，其中，單光子雪崩二極管陣列被放置在距離光源的預定距離處；以及控制裝置，耦接至單光子雪崩二極管陣列。控制裝置被配置為確定由單光子雪崩二極管陣列中的每個單光子雪崩二極管所檢測出的光子的到達時間。控制裝置還被配置為基于到達時間生成隨機數。

根據第二方面，本公開內容提供了一種用于生成隨機數的方法。該方法包括：控制光源隨機地發射光子；控制單光子雪崩二極管陣列以檢測由光源提供的光子，其中，單光子雪崩二極管陣列被放置在距離光源的預定距離處；確定由單光子雪崩二極管陣列中的每個單光子雪崩二極管所檢測出的光子的到達時間；以及基于到達時間生成隨機數。

其他方面在從屬權利要求、以下書面說明以及附圖中進行闡述。

附圖說明

通過參照附圖的示例方式說明了實施方式，在附圖中：

圖1a示例性地示出了基于到達時間生成隨機數的第一過程；

圖1b示例性地示出了基于到達時間生成隨機數的第二過程；

圖2示意性地示出了真隨機數生成器的實施方式；以及

圖3示出了用于生成真隨機數的方法的流程圖。

具體實施方式

在參照圖1詳細描述實施方式之前，先進行概要說明。

如以上所討論的，在許多應用中隨機數是必須的，例如，用于密碼或加密密鑰生成、用于博彩等。

如在開始所提到的，由于偽隨機數很容易使用可由處理器執行的計算算法來生成，因此偽隨機數被用于許多應用中。當使用算法生成偽隨機數時，如果所有的種子值是已知的，原則上它們是可被預測的。

與之相反，由于真隨機數是基于物理現象的，因此真隨機數是不可預測的。

在本實施方式中，光子發射的量子性質被用于生成真隨機數。

光學(真)隨機數生成器包括：光源，被配置為隨機地發射光子；單光子雪崩二極管陣列，被配置為檢測由光源提高的光子，其中，單光子雪崩二極管陣列被放置成與光源成預定距離；以及控制裝置，耦接至單光子雪崩二極管陣列。控制裝置被配置為確定由單光子雪崩二極管陣列的每個單光子雪崩二極管所檢測出的光子的到達時間并且基于到達時間生成隨機數。