[发明专利]用于生成真随机数的方法和装置

说明书

技术领域

本发明总体上涉及随机数生成的领域，并且更具体地说涉及一种用于基于量子光学过程来生成真随机数的方法和装置。更加具体地说，本发明涉及使用用于游戏系统的量子力学来生成多个真随机数。

背景技术

随机数在许多应用中是极其重要的。例如，在密码学中，需要对应地将它们用于密码密钥的生成或密码协议中的某些变量的初始化。它们还应用于各种其他领域中，如数值仿真和统计。

在游戏行业中，当前的游戏机利用伪随机数生成器来确定下注和奖赏结果。伪随机数生成器利用了生成一个“看起来”随机数的序列的一个确定性数学算法。然而，如术语“伪”所暗示，由伪随机数生成器生成的数字的序列根本不是随机的。伪随机数使用一个算术算法来生成，该算法具有可以通过大多数随机性的统计测试的一个数字输出。这些算法采用被称为一个种子的一个初始化参数作为输入并且迭代地产生多个数字。然而，它是完全确定性的并且最终发生重复。给定确定序列的变量，这些数字就是(经受或多或少的努力)可预测的，这导致一个基于赌注的游戏的下注结果同样为可预测的，这还可能导致该系统易受犯罪攻击的攻击。

彩票和游戏行业规定要求用于玩机会游戏的多个随机数通过某些最小统计随机性测试以确保公平性和对随机数的未授权篡改。规定还要求对所使用的多个随机数的审核；一个游戏场必须能够验证生成一个较大头奖的随机数的序列来源于属于游戏场或彩票操作者的一个授权的随机数生成器。

真随机数生成器为利用一个物理过程来产生多个真随机数的装置。许多物理过程可以被用作用于生成多个真随机数的一个随机性来源。

从一个基本层次上来说，随机性被嵌入在量子物理学内。因此，将通过量子物理学描述的一个过程用作用于多个真随机数的生成的一个随机性来源是有意义的。

美国专利号6,249,009披露了一种真随机数生成器，该真随机数生成器利用了具有一个激光器、中性密度过滤器、以及检测多个光子的一个单一光电倍增管的量子力学。一个真随机数生成器的其他实施例可以具有一个激光器、中性密度过滤器、分束器、以及各自检测来自分束器的一个单光子的两个光电倍增管。

所需的是作为真随机数的生成的基础的一个改进的量子光学过程的使用。此外，所需的是基于一个量子光学过程的一个简单和实用的真随机数生成器。

发明内容

本发明的一个目的为提供一种在第一段中提到的类型的装置和方法，该装置和方法排除了上文所描述的缺点。

为了实现上文所描述的目的，根据本发明的特性特征配备有根据本发明的一个装置，因此根据本发明的一个装置可以如下被表征：

一个用于借助于一个量子光学过程来生成多个真随机数的装置，该装置包括：用于在一个光束内生成至少一个单光子的一个光源；以及各自用于检测该束内的多个单光子而由此提供多个检测器信号的至少两个检测器；以及控制装置；其中用于检测多个单光子的检测器各自包括至少一个量子点；并且其中这些检测器被定位在该束中的多个单光子的检测概率大体上等效的空间位置处；并且其中该控制装置被提供并且被适配成用于控制一系列单光子的生成并且记录用于生成这些真随机数的检测器信号。

根据本发明的特性特征的提供产生了以下优点：具体地说，通过避免雪崩过程及其相关联的多个问题，随机数的生成不易受到暗计数噪声的影响，特别是在较高频率处进行操作时。此外，由于检测器是基于一个晶体管的，因此高速电子电路的构建模块可以具有一个快速时间响应。另一个优点为量子点检测器能够在较低工作电压处(举例来说，小于5伏特)进行操作并且更加稳固。它还适合于制造成一个检测器多通道阵列。