利用多个光源的基于量子噪声的随机数生成设备制造技术

技术编号:19328648 阅读:56 留言:0更新日期:2018-11-03 15:32
本公开公开了一种能够使从光源辐射并输入到各个像素的光信号的空间强度分布均衡的随机数生成设备。

Quantum noise based random number generator using multiple light sources

The present disclosure discloses a random number generating device capable of equalizing the spatial intensity distribution of optical signals radiated from a light source and input to each pixel.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用多个光源的基于量子噪声的随机数生成设备
本公开涉及具有利用多个光源控制光信号的空间强度分布使其均匀的功能的随机数生成设备,更具体地,涉及一种能够使从光源辐射并输入到各个像素的光信号的空间强度分布均衡的随机数生成设备。
技术介绍
在诸如安全、科学计算、游戏和彩票的各种领域中需要随机数。目前,在大多数情况下,代替真随机数使用基于算法生成的伪随机数。然而,由于伪随机数具有特定模式,所以很有可能通过观察长时间生成的伪随机数的位串来检测伪随机数的特定模式,因此显著损害作为随机数的基本性质之一的不可预测性。特别是,在诸如用于加密通信的安全领域中使用伪随机数导致非常严重的安全漏洞问题。为了解决上述问题,已进行了各种研究来开发生成真随机数而非伪随机数的真随机数生成器。利用量子现象来生成真随机数的量子随机数生成器是利用存在于自然现象中的完全随机性来生成随机位串的技术。作为用于配置量子随机数生成器的一种方法,可考虑使用与光源的光子数的不确定性有关的散粒噪声的方法。光源的光子数的不确定性是由光的粒子性导致的。在实现基于关于光子数的散粒噪声(或量子散粒噪声)(是光源中的最基本的噪声源之一)生成随机数的随机数生成设备方面,最近引入了使用通常用于相机模块的图像传感器(例如,互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器或电荷耦合器件(CCD)传感器)的技术(参见期刊:PhysicalReviewX,4,031056(2014))。然而,通常,输入到相机模块的图像传感器的各个像素的光信号的时间平均光强度值不均匀。因此,用于对来自各个像素的输出值进行修正的后处理算法必然复杂,因此导致难以实现随机数生成设备。详细地,基于散粒噪声(或量子散粒噪声)的随机数生成器使用在指定量的时间内在各个像素中累积的光强度值作为随机数,并且随机性源于这些光强度值的波动。特别地,由于在指定时间内在各个像素中累积的光强度值具有泊松分布,所以光强度值的均值和方差具有线性比例关系。因此,作为波动的度量的方差由均值确定,并且各个像素中的随机性最终取决于光强度值的均值。因此,为了使图像传感器的各个像素具有相同的随机性,重要的是使输入到各个像素的时间平均光强度值均衡。作为参考,当使用图像传感器测量输入到图像传感器的光信号的强度时,各个像素输出与在预定时间期间输入到像素的累积光子数的值对应的信号。这里,时间平均光强度值是指通过在不同的时间将光信号强度的测量在预定时间内重复足够次数而获得的输出信号的均值。即,当使用包括多个像素的图像传感器时,输入到各个像素的时间平均光强度值的分布与光源的空间光强度分布对应,并且为了保证所有像素的优异随机性,输入到各个像素的时间平均光强度值优选是均匀的。因此,本公开提出了一种利用多个光源来使输入到图像传感器的光的空间强度分布均衡的方法。详细地,本公开提出了一种通过适当地对称设置多个光源来使输入到图像传感器的各个像素的时间平均光强度值均衡的方法。
技术实现思路
为了解决上述问题而做出本公开,本公开的一方面在于提供一种随机数生成设备,其能够利用多个光源来使输入到图像传感器的各个像素的时间平均光强度值均衡。根据本公开的一个示例性实施方式的随机数生成设备包括:至少两个光源;光检测单元,其被配置为包括至少一个像素以检测从所述至少两个光源辐射的光信号;以及随机数生成单元,其被配置为利用通过像素检测的光量的量子噪声来生成随机数,其中,所述至少两个光源可关于光检测单元对称地设置以便当分别从所述至少两个光源辐射的光信号合并以被输入到像素时,使输入到各个像素的光信号的时间平均光强度值均衡。具体地,所述至少两个光源可关于光检测单元以最小距离对称地设置,以使光信号的时间平均光强度值均衡。具体地,当所述至少两个光源被设置在设置有光检测单元的基板上时,所述至少两个光源可被设置在距光检测单元相同的距离处。具体地,所述至少两个光源的设置位置可被调节并且所述至少两个光源中的至少一个的电流可被控制,以便使光信号的时间平均光强度值均衡。具体地,分别从所述至少两个光源辐射的光信号的时间平均光强度值中的每一个可由所述光源的至少一个分布特性确定,并且所述至少两个光源当中成对称关系的光源之间的距离也可基于所述至少一个分布特性来确定。具体地,当所述分布特性是高斯分布时,成对称关系的光源之间的距离可以是所述高斯分布的标准偏差的两倍。具体地,该随机数生成设备还可包括盖,该盖被配置为反射从所述至少两个光源辐射的光信号。具体地,该随机数生成设备还可包括光漫射单元,该光漫射单元被配置为漫射光信号以便使光信号的时间平均光强度值均衡。根据本公开的另一示例性实施方式的随机数生成设备包括:至少一个光源;光检测单元,其被配置为包括至少一个像素以检测从所述至少一个光源辐射的光信号;以及光漫射单元,其被配置为当从所述至少一个光源辐射的光信号被输入到像素时漫射光信号以便使输入到各个像素的光信号的时间平均光强度值均衡。具体地,该随机数生成设备还可包括随机数生成单元,该随机数生成单元被配置为利用通过像素检测的光量的量子噪声来生成随机数。具体地,光漫射单元可具有漫反射性质并且可被设置在所述至少一个光源与光检测单元之间。具体地,所述至少一个光源可分别开启/关闭,并且当通过控制所述至少一个光源中的一些以使其开启,各个像素中的随机性具有基准质量或以上时,其它光源可被控制以关闭。具体地,当光源的数量为两个或更多个时,所述两个或更多个光源可关于光检测单元对称地设置以便使光信号的时间平均光强度值均衡。根据本公开的另一示例性实施方式的随机数生成设备包括:至少两个光源;一个或更多个光检测单元,其被配置为包括至少一个像素以检测从所述至少两个光源辐射的光信号;以及随机数生成单元,其被配置为利用通过像素检测的光量的量子噪声来生成随机数,其中,所述至少两个光源可关于光检测单元对称地设置,或者光漫射单元可被设置在所述至少两个光源与光检测单元之间,以便当分别从所述至少两个光源辐射的光信号被输入到像素时使输入到各个像素的光信号的时间平均光强度值均衡。因此,根据本公开的具有利用多个光源来均匀地控制光信号的空间强度分布的功能的随机数生成设备能够使输入到图像传感器的各个像素的时间平均光强度值均衡。附图说明图1示出配置随机数生成设备的基本原理;图2示出以芯片形式制造随机数生成设备所考虑的基本配置方法;图3示出以芯片形式制造随机数生成设备所考虑的另一配置方法;图4示出随机数生成设备检测光量的示例;图5是示出多个光源的配置的电路图;图6示出根据本公开的示例性实施方式的基于第一配置方法形成的随机数生成设备的配置;图7示出根据本公开的示例性实施方式的随机数生成设备的布局结构的示例以及均匀地输入到图像传感器的各个像素的光信号的时间平均光强度分布的示例;图8是示出根据本公开的示例性实施方式的随机数生成设备利用均匀地输入到各个像素的光信号的时间平均光强度值来生成随机数的流程图;图9和图10示出根据本公开的示例性实施方式的随机数生成设备的布局结构的另一示例以及均匀地输入到图像传感器的各个像素的光信号的时间平均光强度分布的另一示例;图11示出根据本公开的示例性实施方式的基于第二配置方法形成的随机数生成设备的配置;图12示出根据本公开的示例性实施方式的随机数生成设备的布本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种随机数生成设备,该随机数生成设备包括:至少两个光源;光检测单元,该光检测单元被配置为包括至少一个像素以检测从所述至少两个光源辐射的光信号;以及随机数生成单元,该随机数生成单元被配置为利用由所述像素检测的光量的量子噪声来生成随机数,其中,所述至少两个光源关于所述光检测单元对称地设置以便当分别从所述至少两个光源辐射的所述光信号合并以被输入到所述像素时,使输入到各个像素的所述光信号的时间平均光强度值均衡。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种随机数生成设备,该随机数生成设备包括:至少两个光源;光检测单元,该光检测单元被配置为包括至少一个像素以检测从所述至少两个光源辐射的光信号;以及随机数生成单元,该随机数生成单元被配置为利用由所述像素检测的光量的量子噪声来生成随机数,其中,所述至少两个光源关于所述光检测单元对称地设置以便当分别从所述至少两个光源辐射的所述光信号合并以被输入到所述像素时,使输入到各个像素的所述光信号的时间平均光强度值均衡。2.根据权利要求1所述的随机数生成设备,其中,所述至少两个光源关于所述光检测单元以最小距离对称地设置,以使所述光信号的所述时间平均光强度值均衡。3.根据权利要求1所述的随机数生成设备,其中,当所述至少两个光源被设置在设置有所述光检测单元的基板上时,所述至少两个光源被设置在距所述光检测单元相同的距离处。4.根据权利要求1所述的随机数生成设备,其中,所述至少两个光源的设置位置被调节并且所述至少两个光源中的至少一个的电流被控制,以便使所述光信号的所述时间平均光强度值均衡。5.根据权利要求1所述的随机数生成设备,其中,分别从所述至少两个光源辐射的所述光信号的时间平均光强度值中的每一个遵循所述光源的至少一个分布特性,并且所述至少两个光源当中成对称关系的光源之间的距离是基于所述至少一个分布特性来确定的。6.根据权利要求5所述的随机数生成设备,其中,当所述分布特性是高斯分布时,成对称关系的光源之间的距离是所述高斯分布的标准偏差的两倍。7.根据权利要求1所述的随机数生成设备,该随机数生成设备还包括盖,该盖被配置为反射从所述至少两个光源辐射的所述光信号。8.根据权利要求1所述的随机数生成设备,该随机数生成设备还包括光漫射单元,该光漫射单元被配置为漫射所述光信号以便使所述光信号...

【专利技术属性】
技术研发人员:崔晶云赵锡范
申请(专利权)人:SK电信有限公司
类型:发明
国别省市:韩国,KR

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