一种基于分子热运动的随机数发生器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于分子热运动的随机数发生器，包括：散射盒子，所述散射盒子为透明封闭的盒子，且所述散射盒子内填充有气体，用于对输入的光信号进行散射并输出散射光信号；光源，设置在所述散射盒子的第一壁面，用于向所述散射盒子的第一壁面输出所述光信号；光电探测器，设置在所述散射盒子的第二壁面，用于将所述散射光信号转换为模拟电信号；信号处理模块，与所述光电探测器连接，用于从所述模拟电信号中提取随机数，光信号在透过气体分子后，被气体分子散射后，能够得到强度不同且无规则的散射光信号，导致得到的散射光信号的不规则性，从而提取的随机数具有随机性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分子热运动的随机数发生器
本技术涉及随机数发生器
，尤其涉及一种基于分子热运动的随机数发生器。
技术介绍
随机数在信息加密过程中起着重要作用。而目前计算机所使用的“随机数”往往是由一段小的随机序列种子经过确定性算法扩展而来，业界一般称其为“伪随机数”。这种方法产生的随机序列实际上会具有周期性，这种周期性使其具有较大的安全风险，因此，为了通信的安全性，需要能够产生真随机数的发生器。而真随机数发生器往往是通过探测物理随机事件来实现真随机数的产生，而物理随机事件必须是“真随机”才能用于产生随机数。当前常用的真随机数发生器，例如利用亚稳态的触发器来产生真随机数，通常存在随机性不够等问题，致使通信传输面临被破译的风险，因此，为了通信的安全性，需要可以实现一种制造成本更低、安全性更高的随机数发生器。
技术实现思路
本申请实施例通过提供一种基于分子热运动的随机数发生器，解决了现有技术中随机数发生器随机性不足，导致信息不完全的技术问题。本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：一种基于分子热运动的随机数发生器，包括：散射盒子，所述散射盒子为透明封闭的盒子，且所述散射盒子内填充有气体，用于对输入的光信号进行散射并输出散射光信号；光源，设置在所述散射盒子的第一壁面，用于向所述散射盒子的第一壁面输出所述光信号；光电探测器，设置在所述散射盒子的第二壁面，用于将所述散射光信号转换为模拟电信号；信号处理模块，与所述光电探测器连接，用于从所述模拟电信号中提取随机数。在一个实施例中，还包括：加热器，设置在所述散射盒子的外侧；温度探极，设置在所述散射盒子的外侧，与所述散射盒子的壁面贴合；温度控制器，与所述加热器、温度探极分别连接，用于根据所述温度探极探测到的散射盒子的温度控制所述加热器对所述散射盒子进行加热。在一个实施例中，还包括：调光组件，设置在所述光源与所述散射盒子之间的第一位置，用于使所述光信号垂直地照射到所述第一壁面上。在一个实施例中，还包括：光隔离器，设置在所述光源与所述散射盒子之间除所述第一位置外的第二位置，用于隔离从所述第一壁面射出的所述散射光信号。在一个实施例中，还包括：聚光组件，设置在所述散射盒子与所述光电探测器之间，用于将所述散射光信号聚集到所述光电探测器上。在一个实施例中，所述光源输出的光信号为平面波。在一个实施例中，所述光源为激光。在一个实施例中，所述第二壁面为所述第一壁面对立的壁面，所述光电探测器设置在所述第一壁面对立的壁面。在一个实施例中，所述光电探测器为两个，分别位于所述散射盒子两侧的第二壁面，所述信号处理模块包括：减法器，与所述光电探测器连接，用于对所述两个光电探测器输出的所述模拟电信号的差进行编码获得编码信息；后处理模块，与所述减法器连接，用于从所述编码信息中提取所述随机数。本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：光源输出的光信号透过填充有气体的透明封闭的散射盒子，在散射盒子的第二壁面输出散射光信号，通过光电探测器将散射光信号转换为模拟电信号，并通过信号处理模块从所述模拟电信号中提取随机数，由于气体的分子的不规则热运动，气体分子在任意时刻都具有不同且无规则的位置状态，因此光信号在透过气体分子后，被气体分子散射后，能够得到强度不同且无规则的散射光信号，导致得到的散射光信号的不规则性，从而提取的随机数具有随机性。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请较佳实施例提供的一种基于分子热运动的随机数发生器的结构框图；图2为本申请较佳实施例提供的又一种基于分子热运动的随机数发生器的结构框图；图3为本申请较佳实施例提供的又一种基于分子热运动的随机数发生器的结构框图；图4为本申请较佳实施例提供的又一种基于分子热运动的随机数发生器的结构框图。具体实施方式本申请实施例通过提供一种基于分子热运动的随机数发生器，解决了现有技术中随机数发生器随机性不足，导致信息不完全的技术问题。本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：一种基于分子热运动的随机数发生器，包括：散射盒子，所述散射盒子为透明封闭的盒子，且所述散射盒子内填充有气体，用于对输入的光信号进行散射并输出散射光信号；光源，设置在所述散射盒子的第一壁面，用于向所述散射盒子的第一壁面输出所述光信号；光电探测器，设置在所述散射盒子的第二壁面，用于将所述散射光信号转换为模拟电信号；信号处理模块，与所述光电探测器连接，用于从所述模拟电信号中提取随机数。为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。实施例一如图1所示，本实施例提供了一种基于分子热运动的随机数发生器，包括：散射盒子202，散射盒子202为透明封闭的盒子，且其内填充有气体203，用于对输入的光信号进行散射并输出散射光信号；实际实施过程中，散射盒子202的形状可以是立方体、长方体、圆柱体和球体。散射盒子202的体积可以小于1立方厘米，这有利于随机数发生器的小型化。填充的气体203可以是O2、N2、CO2、SO2、Cl2和Ar等气体分子。可以是单一成分，也可以是多成分混合而成，如O2和N2混合而成的二元散射分子。光源201，设置在散射盒子202的第一壁面，用于向散射盒子202的第一壁面输出光信号；气体203作为散射介质分子，光信号透过散射盒子202的第一壁面入射到散射介质分子上时，由于气体分子热运动所造成的密度涨落向四周散射，在散射盒子202的第二壁面输出散射光信号。入射光作为一种电磁波，其产生的电场会与散射介质分子产生感应极化现象，使得散射介质分子的负电荷中心与正电荷中心不再重合，从而形成电偶极子。由经典电动力学可知，电偶极子作为次波源向外辐射电磁场。因为分子的无规则热运动，空间分布状态不断变化，使得这些次波源所辐射的电磁场的相位关系不停地随机变化，导致散射光信号的强度随机起伏。因此，散射光信号的强度会随着散射介质分子的相位的变化不停地随机变化。由于散射介质分子一直在做无规则热运动，即相位不断的变化，且这种变化是无规则的，导致散射光信号的强度也会无规则变化。另外，由海森堡提出的不确定性原理可知，对粒子空间位置信息的任何探测行为，都会对被探测粒子分子的动量带来不可预知的扰动，这意味着即使知道了某一时刻某一粒子的部分或全部信息，也不能推断出这个粒子上一时刻和下一时刻的信息，这个特性给本方案产生的随机数提供了安全保障。光电探测器204，设置在散射盒子202的第二壁面，用于将散射光信号转换为模拟电信号；光电探测器204至少为一个，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分子热运动的随机数发生器，其特征在于，包括：/n散射盒子，所述散射盒子为透明封闭的盒子，且所述散射盒子内填充有气体，用于对输入的光信号进行散射并输出散射光信号；/n光源，设置在所述散射盒子的第一壁面，用于向所述散射盒子的第一壁面输出所述光信号；/n光电探测器，设置在所述散射盒子的第二壁面，用于将所述散射光信号转换为模拟电信号；/n信号处理模块，与所述光电探测器连接，用于从所述模拟电信号中提取随机数。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于分子热运动的随机数发生器，其特征在于，包括：
散射盒子，所述散射盒子为透明封闭的盒子，且所述散射盒子内填充有气体，用于对输入的光信号进行散射并输出散射光信号；
光源，设置在所述散射盒子的第一壁面，用于向所述散射盒子的第一壁面输出所述光信号；
光电探测器，设置在所述散射盒子的第二壁面，用于将所述散射光信号转换为模拟电信号；
信号处理模块，与所述光电探测器连接，用于从所述模拟电信号中提取随机数。


2.如权利要求1所述的随机数发生器，其特征在于，还包括：
加热器，设置在所述散射盒子的外侧；
温度探极，设置在所述散射盒子的外侧，与所述散射盒子的壁面贴合；
温度控制器，与所述加热器、温度探极分别连接，用于根据所述温度探极探测到的散射盒子的温度控制所述加热器对所述散射盒子进行加热。


3.如权利要求1所述的随机数发生器，其特征在于，还包括：
调光组件，设置在所述光源与所述散射盒子之间的第一位置，用于使所述光信号垂直地照射到所述第一壁面上。


4.如权利要求3所述的随机数发生器，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘威，洪伟，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42