(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２個の光源、
上記少なくとも２個の光源から放射される光信号を検出するための少なくとも一つの受光ピクセルを含む光検出部、及び、
上記受光ピクセルによって検出される光量の量子ノイズを用いて乱数を生成する乱数生成部、を含み、
上記少なくとも２個の光源は、上記少なくとも２個の光源からそれぞれ放射されて合わさった光信号が上記受光ピクセルに入力されるとき、上記受光ピクセルの各ピクセルに入力される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値が均一になるように上記光検出部を中心として対称的に、かつ、上記少なくとも２個の光源間の距離が最小になるように配置されることを特徴とする乱数生成装置。
【請求項２】
上記少なくとも２個の光源が上記光検出部と同一の基板上に位置する場合、上記少なくとも２個の光源は上記光検出部から同一の距離に配置されることを特徴とする請求項１に記載の乱数生成装置。
【請求項３】
上記光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値が均一になるように上記少なくとも２個の光源の配置位置を調整するとともに、上記少なくとも２個の光源のうち少なくとも一つの電流量を制御することを特徴とする請求項１に記載の乱数生成装置。
【請求項４】
上記少なくとも２個の光源によってそれぞれ放射される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値はそれぞれ上記光源の有し得る少なくとも一つの分布特性に従い、
上記少なくとも２個の光源のうち相互対称関係にある光源間の間隔は上記少なくとも一つの分布特性を基に決定されることを特徴とする請求項１に記載の乱数生成装置。
【請求項５】
上記分布特性がガウス分布の場合、上記相互対称関係にある光源間の間隔は上記ガウス分布の標準偏差の２倍であることを特徴とする請求項４に記載の乱数生成装置。
【請求項６】
上記少なくとも２個の光源から放射される光信号を反射するカバー面をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の乱数生成装置。
【請求項７】
上記光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値が均一になるように上記光信号を拡散させる光拡散部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の乱数生成装置。
【請求項８】
少なくとも一つの光源、
上記少なくとも一つの光源から放射される光信号を検出するための少なくとも一つの受光ピクセルを含む光検出部、及び、
上記少なくとも一つの光源から放射される光信号が上記受光ピクセルに入力されるとき、上記受光ピクセルの各ピクセルに入力される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値が均一になるように上記光信号を拡散させる光拡散部、を含み、
上記光拡散部は乱反射性質を有する物質であり、上記少なくとも一つの光源と上記光検出部との間に配置されることを特徴とする乱数生成装置。
【請求項９】
上記受光ピクセルによって検出される光量の量子ノイズを用いて乱数を生成する乱数生成部をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の乱数生成装置。
【請求項１０】
上記光源が２個以上の場合、上記２個以上の光源は、上記光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値が均一になるように上記光検出部を中心として対称的に配置されることを特徴とする請求項８に記載の乱数生成装置。
【請求項１１】
少なくとも一つの光源、
上記少なくとも一つの光源から放射される光信号を検出するための少なくとも一つの受光ピクセルを含む光検出部、及び、
上記少なくとも一つの光源から放射される光信号が上記受光ピクセルに入力されるとき、上記受光ピクセルの各ピクセルに入力される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値が均一になるように上記光信号を拡散させる光拡散部、を含み、
上記少なくとも一つの光源は個別的に電流量及びオン（ｏｎ）／オフ（ｏｆｆ）動作制御が可能であり、
上記少なくとも一つの光源のうち一部光源がオン（ｏｎ）動作するように制御されて上記各ピクセルでの乱数性（ｒａｎｄｏｍｎｅｓｓ）が基準以上の品質になる場合、残りの光源はオフ（ｏｆｆ）動作するように制御されることを特徴とする乱数生成装置。
【請求項１２】
上記受光ピクセルによって検出される光量の量子ノイズを用いて乱数を生成する乱数生成部をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の乱数生成装置。
【請求項１３】
上記光源が２個以上の場合、上記２個以上の光源は、上記光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値が均一になるように上記光検出部を中心として対称的に配置されることを特徴とする請求項１１に記載の乱数生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光源を用いて光信号の空間的光強度分布を均一に制御する機能を有する乱数生成装置に関し、より詳しくは、光源から放射されて各ピクセルに入力される光信号の空間的光強度分布（ｓｐａｔｉａｌ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）を均一にすることができる乱数生成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
乱数（ｒａｎｄｏｍ  ｎｕｍｂｅｒ）は、保安、科学的計算、ゲーム、宝くじなどの多様な分野に必要とされており、現在、大部分の場合は真性乱数（Ｔｒｕｅ  ｒａｎｄｏｍ  ｎｕｍｂｅｒ）ではないアルゴリズム基盤で生成される疑似乱数（Ｐｓｅｕｄｏ−ｒａｎｄｏｍ  ｎｕｍｂｅｒ）が使われている。
【０００３】
しかし、疑似乱数は特定のパターンを有しているため、長時間生成される疑似乱数のビット列を観察すれば疑似乱数が有する特定のパターンが導き出される可能性が高く、これにより乱数が有するべき根本的な特性のうちの一つである予測不可能性が大きく毀損される。特に、このような疑似乱数が暗号通信のような保安分野に使用されると、保安性が脆弱になる非常に深刻な問題をもたらすことになる。
【０００４】
上述の問題点を解決するために、疑似乱数ではない真性乱数を生成する真性乱数生成器（Ｔｒｕｅ  ｒａｎｄｏｍ  ｎｕｍｂｅｒ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）に関する多様な研究及び開発が進められている。そのうち量子現象を用いて真性乱数を生成する量子乱数生成器（Ｑｕａｎｔｕｍ  ｒａｎｄｏｍ  ｎｕｍｂｅｒ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）は、自然現象に存在する完璧な乱数性を用いてランダムビット列を生成する技術である。
【０００５】
このような量子乱数生成器を構成する一つの方法として、光源が有している光子数の不確定度であるショットノイズ（Ｓｈｏｔ  ｎｏｉｓｅ）を利用する方法が考えられるが、ここで光源が有している光子数の不確定度は光の粒子的特性によって現われる。
【０００６】
このように光源が有する最も根源的なノイズ中の一つである光子数に対するショットノイズ（ｓｈｏｔ  ｎｏｉｓｅ又はｑｕａｎｔｕｍ  ｓｈｏｔ  ｎｏｉｓｅ）に基づいて乱数を生成する乱数生成装置を具現するにあたって、カメラモジュールに主に使用されているイメージセンサ（例えば、ＣＭＯＳセンサ又はＣＣＤセンサ）を利用する技術が最近登場した（論文：Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｘ，４，０３１０５６（２０１４）参考）。
【０００７】
しかし、一般的な場合、カメラモジュール内のイメージセンサの各ピクセルに入力される光信号の光強度に対する時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）値は均一ではない。これにより各ピクセルの出力値を解析する後処理段階のアルゴリズムが複雑になって乱数生成装置の具現に困難が生じる。
【０００８】
より具体的に、ショットノイズ（ｓｈｏｔ  ｎｏｉｓｅ又はｑｕａｎｔｕｍ  ｓｈｏｔ  ｎｏｉｓｅ）基盤の乱数生成器は、各ピクセルで特定時間累積された光強度値を乱数として使用するが、この光強度値の変動（ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ）が乱数性（ｒａｎｄｏｍｎｅｓｓ）の根源となる。特に、各ピクセルで特定時間累積された光強度値は、ポアソン分布（Ｐｏｉｓｓｏｎ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）に従うため、このような光強度値の平均（ｍｅａｎ）値と分散（ｖａｒｉａｎｃｅ）値が線形比例関係を有する。このような理由により、変動（ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ）に対する測定子（ｍｅａｓｕｒｅ）である分散（ｖａｒｉａｎｃｅ）は、平均（ｍｅａｎ）値によって決まり、各ピクセルでの乱数性は結局、光強度値の平均（ｍｅａｎ）値によって左右される。よって、イメージセンサの各ピクセルが同一の乱数性を有するようにするためには、各ピクセルに入力される光強度時間−平均値を均一にすることが重要である。
【０００９】
参考として、イメージセンサを用いてイメージセンサに入力される光信号の大きさを測定する場合、各ピクセルはピクセルに入力される光子数を所定時間累積した値に該当する信号を出力する。ここで、時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値は、所定時間に対する光信号の大きさを測定する行為を相互異なる時間に対して十分に複数回繰り返して得られた出力信号の平均値を意味する。
【００１０】
すなわち、多数のピクセルを含むイメージセンサを利用する場合、各ピクセルに入力される光強度に対する時間平均値の分布は光源の空間的光強度分布に対応し、全てのピクセルに対する優れた乱数性確保のためには各ピクセルに入力される光強度に対する時間平均値が均一であることが望ましい。
【００１１】
よって、本発明では、多数の光源を用いてイメージセンサに入射される空間的光強度分布を均一にするための方案を提案しようとする。より具体的には、多数の光源を適切に対称に配置して、イメージセンサの各ピクセルに入力される光強度の時間−平均値を均一にするための方案を提案しようとする。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】論文：Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｘ，４，０３１０５６（２０１４）
【非特許文献２】論文：Ｆｅｂｒｕａｒｙ  ２００８／Ｖｏｌ．１６，Ｎｏ．３／ＯＰＴＩＣＳ  ＥＸＰＲＥＳＳ  １８０８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記の事情を勘案して創出されたものであり、本発明で到逹しようとする目的は、多数の光源を用いてイメージセンサの各ピクセルに入力される光強度の時間−平均値を均一にすることができる乱数生成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一実施例による乱数生成装置は、少なくとも２個の光源、上記少なくとも２個の光源から放射される光信号を検出するための少なくとも一つの受光ピクセルを含む光検出部、及び、上記受光ピクセルによって検出される光量の量子ノイズを用いて乱数を生成する乱数生成部、を含み、上記少なくとも２個の光源は、上記少なくとも２個の光源からそれぞれ放射されて合わさった光信号が上記受光ピクセルに入力されるとき、上記受光ピクセルの各ピクセルに入力される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値が均一になるように上記光検出部を中心として対称的に配置されることができる。
【００１５】
具体的に、上記少なくとも２個の光源は、上記光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値が均一になる最小距離に上記光検出部を基準として対称になるように配置されることができる。
【００１６】
具体的に、上記少なくとも２個の光源が上記光検出部と同一の基板上に位置する場合、上記少なくとも２個の光源は上記光検出部から同一の距離に配置されることができる。
【００１７】
具体的に、上記光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値が均一になるように上記少なくとも２個の光源の配置位置を調整するとともに、上記少なくとも２個の光源のうち少なくとも一つの電流量を制御することができる。
【００１８】
具体的に、上記少なくとも２個の光源によってそれぞれ放射される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値はそれぞれ上記光源の有し得る少なくとも一つの分布特性に従い、上記少なくとも２個の光源のうち相互対称関係にある光源間の間隔は上記少なくとも一つの分布特性を基に決定されることができる。
【００１９】
具体的に、上記分布特性がガウス分布の場合、上記相互対称関係にある光源間の間隔は上記ガウス分布の標準偏差の２倍であり得る。
【００２０】
具体的に、上記少なくとも２個の光源から放射される光信号を反射するカバー面をさらに含むことができる。
【００２１】
具体的に、上記光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値が均一になるように上記光信号を拡散させる光拡散部をさらに含むことを特徴とする。
【００２２】
本発明の他の実施例による乱数生成装置は、少なくとも一つの光源、上記少なくとも一つの光源から放射される光信号を検出するための少なくとも一つの受光ピクセルを含む光検出部、及び、上記少なくとも一つの光源から放射される光信号が上記受光ピクセルに入力されるとき、上記受光ピクセルの各ピクセルに入力される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値が均一になるように上記光信号を拡散させる光拡散部、を含む。
【００２３】
具体的に、上記受光ピクセルによって検出される光量の量子ノイズを用いて乱数を生成する乱数生成部をさらに含む。
【００２４】
具体的に、上記光拡散部は乱反射性質を有する物質であり、上記少なくとも一つの光源と上記光検出部との間に配置されることができる。
【００２５】
具体的に、上記少なくとも一つの光源は個別的に電流量及びオン（ｏｎ）／オフ（ｏｆｆ）動作制御が可能であり、上記少なくとも一つの光源のうち一部光源がオン（ｏｎ）動作するように制御されて上記各ピクセルでの乱数性（ｒａｎｄｏｍｎｅｓｓ）が基準以上の品質になる場合、残りの光源はオフ（ｏｆｆ）動作するように制御されることができる。
【００２６】
具体的に、上記光源が２個以上の場合、上記２個以上の光源は、上記光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値が均一になるように上記光検出部を中心として対称的に配置されることができる。
【００２７】
本発明の他の実施例による乱数生成装置は、少なくとも２個の光源、上記少なくとも２個の光源から放射される光信号を検出するための少なくとも一つの受光ピクセルを含む一つ以上の光検出部、及び、上記受光ピクセルによって検出される光量の量子ノイズを用いて乱数を生成する乱数生成部、を含み、上記少なくとも２個の光源からそれぞれ放射された光信号が上記受光ピクセルに入力されるとき、上記受光ピクセルの各ピクセルに入力される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値が均一になるように上記光検出部を中心として上記少なくとも２個の光源が対称的に配置されるようにするか、又は上記少なくとも２個の光源と上記光検出部との間に光拡散部が配置されるようにすることができる。
【発明の効果】
【００２８】
よって、本発明による複数の光源を用いて光信号の空間的光強度分布を均一に制御する機能を有する乱数生成装置によれば、イメージセンサの各ピクセルにそれぞれ入力される光強度の時間−平均値を均一にすることができる効果を導き出す。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】乱数生成装置の基本構成原理を説明するための図面である。
【図２】乱数生成装置をチップ形態で製作するときに基本的に考えられる具現方案を示した図面である。
【図３】乱数生成装置をチップ形態で製作するときに考えられる他の具現方案を示した図面である。
【図４】乱数生成装置で光量を検出する一例を示した図面である。
【図５】多数の光源の具現方式を示した回路図である。
【図６】本発明の実施例による第１具現方案を基に形成される乱数生成装置の構成を示した構成図である。
【図７】本発明の実施例による乱数生成装置の配置構造の一例、及びイメージセンサの各受光ピクセルに均一に入力される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度分布の一例を示した図面である。
【図８】本発明の実施例による乱数生成装置で各受光ピクセルに均一に入力される光信号の時間−平均光強度値を用いて乱数を生成する流れを示した図面である。
【図９】本発明の実施例による乱数生成装置の配置構造の他の例、及びイメージセンサの各受光ピクセルに均一に入力される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度分布の他の例を示した図面である。
【図１０】本発明の実施例による乱数生成装置の配置構造の他の例、及びイメージセンサの各受光ピクセルに均一に入力される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度分布の他の例を示した図面である。
【図１１】本発明の実施例による第２具現方案を基に形成される乱数生成装置の構成を示した構成図である。
【図１２】本発明の実施例による乱数生成装置の配置構造の他の例を示した図面である。
【図１３】本発明の実施例による多数の光源を独立的に制御するための回路構成を示した図面である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下では、本発明の一実施例を例示的な図面を通して詳しく説明する。各図面の構成要素に参照符号を付加するにあたって、同一の構成要素に対しては、たとえ他の図面上に表示されても、なるべく同一の符号を有するようにしていることに留意しなければならない。また、本発明を説明するにあたって、関連する公知構成又は機能に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明確にし得ると判断される場合は、その詳しい説明は省略する。
【００３１】
本発明は、光源から放射されて各ピクセルに入力される光信号の空間的光強度分布（ｓｐａｔｉａｌ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）を均一にすることができる乱数生成装置（以下、量子乱数生成装置）に関する。
【００３２】
量子乱数生成装置は、光源から放射されて所定時間各ピクセルに入力される光信号の光強度値、すなわち光量を均一に検出する。そして、検出した光量に対するショットノイズ（ｓｈｏｔ  ｎｏｉｓｅ又はｑｕａｎｔｕｍ  ｓｈｏｔ  ｎｏｉｓｅ）を基盤として真性乱数（Ｔｒｕｅ  ｒａｎｄｏｍ  ｎｕｍｂｅｒ）（以下、乱数）を生成する。
【００３３】
このような量子乱数生成装置は、量子乱数生成器（Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｒａｎｄｏｍ  Ｎｕｍｂｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ，ＱＲＮＧ）であり得る。量子乱数生成装置は、装備、モジュール及びチップ（ｃｈｉｐ）形態で具現されることができるが、これに制限されるものではなく、多様な形態で具現されることができる。
【００３４】
本発明は、量子乱数生成装置の性能向上のためのハードウェア的な構成に関する。特に、本発明は、光源から放射されてイメージセンサの各ピクセルに入力される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値が均一になるように、光源と光信号を検出する構成要素（例：イメージセンサ）間の配置を最適化することができる量子乱数生成装置に関する。
【００３５】
本発明は、量子乱数生成装置を製作するとき、チップ（ｃｈｉｐ）形態で小型化及び大量生産するためのハードウェア的な構成を含むことができる。特に、量子乱数生成装置を製作するとき、チップ内の光源の配置方案を含むことができる。
【００３６】
本発明に関する具体的な説明に先立って、図１乃至図３を参照して乱数生成装置を製作する基本方案について簡単に説明することにする。
【００３７】
先ず、図１を参考に乱数生成装置の基本構成原理に関して説明することにする。
【００３８】
図１に示されているように、乱数生成装置は、光源１０から放射される光信号を検出部２０を通して検出する。乱数生成装置は、検出される光量の光子数に対するショットノイズ（ｓｈｏｔ  ｎｏｉｓｅ又はｑｕａｎｔｕｍ  ｓｈｏｔ  ｎｏｉｓｅ）を用いて乱数３０を生成する。図１に関連する類似技術は、Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｘ，４，０３１０５６（２０１４）で確認することができる。
【００３９】
光源１０は、光子を放射し、例えば多数の光子からなる光信号を連続的に放射することができる。
【００４０】
このような光源１０は、レーザー（ｌａｓｅｒ）などのような干渉光（ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ｌｉｇｈｔ）又はＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ）などのようなカオス光（ｃｈａｏｔｉｃ  ｌｉｇｈｔ）であり得る。もし、光源１０としてＬＥＤが使われる場合、量子ノイズ特性が維持できるように設定された臨界範囲内で適正電流を光源に印加することが望ましい。
【００４１】
検出部２０は、例えばイメージセンサ２１が装着されたカメラモジュールであり得、検出される光量の量子ノイズを用いて乱数３０を生成する。
【００４２】
このとき、イメージセンサ２１は、ＣＭＯＳ（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサ及びＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ）センサなどを含む。イメージセンサ２１は、光源から放射される光信号を検出することができる他のセンサでも構成されることができる。
【００４３】
このような、検出部２０は、イメージセンサ２１で特定時間単位で累積された電流／電圧を増幅器２２を通して増幅した後、ＡＤＣ（ａｎａｌｏｇ−ｄｉｇｉｔａｌ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２３を通してデジタルで出力するが、ここでデジタル出力が乱数３０に対応する。
【００４４】
このように乱数生成装置の基本構成原理によって乱数３０を生成する場合、イメージセンサ２１の各ピクセルに特定時間累積された光強度値がポアソン分布（Ｐｏｉｓｓｏｎ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）に従うため、このような光強度値の平均（ｍｅａｎ）値と分散（ｖａｒｉａｎｃｅ）値が線形比例関係を有することになる。このような理由により、変動（ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ）に対する測定子（ｍｅａｓｕｒｅ）である分散（ｖａｒｉａｎｃｅ）は、平均（ｍｅａｎ）値によって決まり、各ピクセルでの乱数性は結局、光強度値の平均（ｍｅａｎ）値によって左右される。従って、イメージセンサ２１の各ピクセルが同一の乱数性を有するようにするためには、各ピクセルに入力される光強度時間−平均値を均一にすることが重要である。
【００４５】
すなわち、イメージセンサ２１の各ピクセルの出力値は、各ピクセルに入力される光強度に対応する。よって、出力値が有する統計的特性が各ピクセルごとに相異するようになれば、各ピクセルの出力値を解析する後処理段階のアルゴリズムが複雑になる。また、特定ピクセルでは同一の乱数値が他のピクセルに比べてより多く生成されることができ、全てのピクセルが優れた乱数性（ｒａｎｄｏｍｎｅｓｓ）を同一に維持することが難しくなる。
【００４６】
このように、乱数生成装置の具現複雑度を減少させ、各ピクセルから優れた品質の乱数を生成するために、光源から放射されて各ピクセルに入力される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値を均一にすることが非常に重要である。これは、乱数生成装置の全体性能に大きな影響を及ぼす。
【００４７】
しかし、このようにイメージセンサの各ピクセルに入力される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値を均一にすることが非常に重要であるにもかかわらず、徐々に小型化されていく乱数生成装置のハードウェア的なサイズの制約を解決するために、主に基板（ＰＣＢ）構成を単純化するための方案が提案されるにとどまっている。
【００４８】
以下では、上述の乱数生成装置の基本構成原理によって乱数生成装置をチップ形態で製作するときに考慮することができる方案について説明することにする。
【００４９】
乱数生成装置をチップ形態で製作するときに考えられる第１の具現方案として、図２のように光源１０とイメージセンサ２１が相互対向するように具現することを考慮できる。
【００５０】
第１の具現方案によって乱数生成装置を生成するためには、光源１０から放射された光信号が最大限広く分散されるように構成しなければならない。また、イメージセンサ２１内の最大限多いピクセルが類似の個数の光量を検出できるようにするために、光源１０とイメージセンサ２１との間隔を制限するか、又はイメージセンサ２１の大きさを制限する必要がある。
【００５１】
また、光源１０を配置するための上部基板（Ｔｏｐ  ＰＣＢ）４０と、イメージセンサ２１を配置するための下部基板（Ｂｏｔｔｏｍ  ＰＣＢ）５０とをそれぞれ区分して使わなければならないため、製造工程が複雑になる。それにより費用節減及び小型化が難しくなるという問題点が生じることになる。
【００５２】
すなわち、第１の具現方案によっては乱数生成装置の基板構成を単純化して具現するのが難しいことが確認できる。
【００５３】
一方、上述の乱数生成装置の基本構成原理によって乱数生成装置をチップ形態で製作するために考えられる第２の具現方案として、図３のように一つの基板上６０に光源１０とイメージセンサ２１を配置し、別途の光導波路（ｌｉｇｈｔ  ｗａｖｅ  ｇｕｉｄｅ）７０を追加する構成を考慮することもできる。図３に関連する類似技術は、Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｘ，４，０３１０５６（２０１４）の著者によってＱＣｒｙｐｔ  ２０１４学会で紹介されたことがある。
【００５４】
しかし、第２の具現方案のように光導波路７０を追加する方案は、製造工程が複雑であり、それによる費用が増加する。また、光源１０から放射されてイメージセンサの各ピクセルに入力される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値を均一にすることができないという限界があるものと予想される。
【００５５】
よって、本発明では、量子乱数生成装置の小型化及び大量生産が可能でありながらも、光源から放射されてイメージセンサの各ピクセルに入力される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値を均一にすることができるハードウェア的な構成を提案する。特に、量子乱数生成装置はチップ形態で具現されることができ、本発明ではチップ内の光源の配置方案を提案しようとする。
【００５６】
以下では、図４乃至図６を参照して、本発明の実施例による光源から放射されて各ピクセルに入力される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値を均一にする量子乱数生成装置の基本原理について先ず具体的に説明する。このとき、説明の便宜のために光源はＬＥＤであると仮定する。
【００５７】
図４では、一つの光源１０を用いて量子乱数生成装置を具現した。
【００５８】
このように量子乱数生成装置が一つの光源１０によって具現される場合、光源１０から光信号が放射されると、イメージセンサ２１の各ピクセルに入力される時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値は光源から放射される光信号の空間的光強度分布によって決まる。このとき、空間的に異なる位置に配置されている各ピクセルに入力される時間−平均光強度値の空間的な分布は光素子工程方式によって千差万別である。このような時間−平均光強度値の空間的な分布は、ガウス分布（Ｇａｕｓｓｉａｎ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）の和、ｃｏｓｉｎｅ  ｐｏｗｅｒの和などで表現されたりもする。これに関連する技術は、Ｆｅｂｒｕａｒｙ  ２００８／Ｖｏｌ．１６，Ｎｏ．３／ＯＰＴＩＣＳ  ＥＸＰＲＥＳＳ  １８０８で確認することができる。しかし、多くの場合、一つのピーク（ｐｅａｋ）を有するガウス分布に従うため、ガウス分布を例として後述する。
【００５９】
ガウス分布の中心軸８０に対応して位置するイメージセンサ２１内の少なくとも一つのピクセル（ｐｉ１）は、ガウス分布が中心軸８０に従って平均的に最大の光量の入力を受けることになる。すなわち、光強度に対する時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）値のうち最も大きい値の入力を受けることになる。しかし、ピクセル（ｐｉ１）を除いた残りのピクセル（ｐｉ２）は、中心軸８０を中心として対称的に減少するガウス分布に従って中心軸８０から遠くなるほど徐々に減少する光量の入力を受けることになる。
【００６０】
よって、イメージセンサ２１の各ピクセルに入力される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値が相互相異することになり、各ピクセルは平均的に相互相異する光量を検出することになるのである。
【００６１】
このように、一つの光源１０によって量子乱数生成装置が具現されると、ガウス分布（Ｇａｕｓｓｉａｎ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）に従う光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値によってイメージセンサ２１の各ピクセル（ｐｉ１、ｐｉ２）に入力される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値を均一にすることができなくなる問題が発生する。
【００６２】
よって、光源から放射されて各ピクセルに入力される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値が均一になるようにするための本発明の実施例による量子乱数生成装置の多様な具現方案を提示する。
【００６３】
先ず、図５乃至図１０を参照して、各ピクセルに入力される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値を均一にするための量子乱数生成装置の第１具現方案を説明することにする。
【００６４】
図５に示されているように、量子乱数生成装置の第１具現方案では、光源として使われるＬＥＤが電光効果を提供するｐｎ接合ダイオードであるため、複数個の光源を直列に連結して容易に拡張具現できるＬＥＤ特性を利用する。このようなＬＥＤ特性を用いて、別途の複雑な回路構成を追加しなくても多数の光源（１０１−１０ｎ）を単純に直列に連結することができるようになる。このように直列に連結される多数の光源（１０１−１０ｎ）によって各ピクセルに入力される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値を均一にすることができる量子乱数生成装置を具現できる。
【００６５】
よって、既存の一つの光源を用いて量子乱数生成装置を具現するために別途に光導波路（ｌｉｇｈｔ  ｗａｖｅ  ｇｕｉｄｅ）を追加する方案と比較するとき、ハードウェア的な構造をより単純化させることができる。従って、より容易にチップ（ｃｈｉｐ）形態で小型化できるようになる。
【００６６】
勿論、場合によっては、図１３の例のように、それぞれのＬＥＤに印加される電流量を独立的に制御することもできる。
【００６７】
前述のＬＥＤ特性によって具現された本発明の実施例による量子乱数生成装置１００は、図６に示されているように、光源管理部１１０及び乱数生成部１２０を含む。
【００６８】
光源管理部１１０は、少なくとも２個の光源を含む光源部１１１、及び少なくとも２個の光源から放射されて各ピクセルに入力されて合わさる光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値を検出するための少なくとも一つの受光ピクセルを含む光検出部１１２を含む。少なくとも２個の光源からそれぞれ放射されて合わさった光信号が受光ピクセルに入力される。このとき、少なくとも２個の光源は、受光ピクセルの各ピクセルに入力される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値が均一になるように配置される。
【００６９】
乱数生成部１２０は、受光ピクセルに入力される光強度値、すなわち光量の量子ノイズを用いて乱数を生成する。
【００７０】
より具体的に、図７を参考とすると、光源部１１１は、少なくとも２個の光源を含む。ここで、少なくとも２個の光源によって放射される光信号が同一のものと仮定する。
【００７１】
但し、光源部１１１は、製作しようとする量子乱数生成装置の大きさ及び性能によって対称型に配置される複数個（例：２個、３個、４個又はそれ以上）の光源を備えることができる。このとき、光源の個数に制限はない。
【００７２】
以下では、説明の便宜のために、２個の光源１１１ａ、１１１ｂが対称に配置されたものとして説明する。
【００７３】
光検出部１１２は、上述で言及したＣＭＯＳ及びＣＣＤセンサなどのようなイメージセンサであり得るが、これに制限されるものではない。
【００７４】
このような、光検出部１１２は、２個の光源１１１ａ、１１１ｂから放射される光信号を検出するための少なくとも一つの受光ピクセル（例：イメージセンサ内のピクセル）１１２１を含む。
【００７５】
以下では、少なくとも一つの受光ピクセルに入力される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値を均一にするための光源管理部１１０の配置構造を図７を参考により具体的に説明する。
【００７６】
図７に示されているように、光源管理部１１０に備えられた光源部１１１と光検出部１１２は同一の基板１１３上に配置される。
【００７７】
このように、量子乱数生成装置の小型化及び大量生産のために一つの基板１３３上に光源部１１１と光検出部１１２を配置してチップ（ｃｈｉｐ）形態で製作するようになれば、チップケースのカバー面１１４によって光源部１１１から放射される光信号が自然に反射されるようになる。
【００７８】
より具体的に、２個の光源１１１ａ、１１１ｂは、光検出部１１２を基準として対称になるように配置される。
【００７９】
すなわち、２個の光源１１１ａ、１１１ｂが光検出部１１２と同一の基板１１３上に位置する場合、２個の光源１１１ａ、１１１ｂは、受光ピクセル１１２１に入力される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値が均一になるように光検出部１１２から同一の距離離隔された位置に対称に配置される。
【００８０】
本発明の実施例では、２個の光源１１１ａ、１１１ｂが光検出部１１２から同一の間隔にあるものとして言及したが、相互異なる間隔の場合も各光源１１１ａ、１１１ｂに印加される電流量を制御して、受光ピクセル１１２１に入力される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値が均一になるように制御することもできる。
【００８１】
このとき、少なくとも一つの受光ピクセルからなるイメージセンサの位置から光信号を見ると、２個の光源１１１ａ、１１１ｂによって放射されるそれぞれの光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値は空間的にガウス分布（Ｇａｕｓｓｉａｎ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）に従う。
【００８２】
すなわち、光源１１１ａによって放射される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値は第１ガウス分布（Ｇ１）に従う。光源１１１ｂによって放射される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値は第２ガウス分布（Ｇ２）に従う。
【００８３】
このようにイメージセンサを基準として対称的に配置された光源１１１ａ、１１１ｂの中心軸間の全体間隔（Ｄ）は、第１ガウス分布（Ｇ１）及び第２ガウス分布（Ｇ２）が同一の光強度分布特性を有すると仮定した場合、標準偏差（σ）によって決定されることができる。標準偏差の２倍に全体間隔（Ｄ）を決定した場合、均等分布区間（Ｒ１）を確保できるようになる。
【００８４】
このとき、上述のように光検出部１１２を基準として２個の光源１１１ａ、１１１ｂが配置される場合、量子乱数生成装置の大きさを最小化するためには、光源１１１ａ、１１１ｂと光検出部１１２との間の距離を最小化しなければならない。すなわち、ポアソン分布（Ｐｏｉｓｓｏｎ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）の特性を維持することができる最適の光強度分布を見出せなければならない。これは、各光源１１１ａ、１１１ｂに印加される電流量を調節して各光源１１１ａ、１１１ｂから放出される光の強度を調節することで可能となる。
【００８５】
より具体的には、光強度を調節することで標準偏差を調節することができ、これは結局、２個の光源間の距離を調節し最小化することができることを意味する。
【００８６】
勿論、乱数生成器のカバー面を通して光が反射され得るため、光強度分布の特性がガウス分布に正確には従わない。また、光源もガウス分布に正確には従わない（ガウス分布の和、ｃｏｓｉｎｅ  ｐｏｗｅｒの和など）。しかし、光源から遠いほど光強度が弱くなる特性は類似に維持される。また、複数個の光源間の間隔を最小化した状況で光源に印加される電流量を制御し、これを通して光強度を調節することで、最終的にはイメージセンサの各ピクセルに入力される光強度を均一にすることができるようになるのである。
【００８７】
以下では、光源の有する分布がガウス分布であるとき、光源管理部１１０内の少なくとも一つの受光ピクセルに入力される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値を均一にして乱数を生成する流れをより具体的に説明することにする。
【００８８】
図７及び図８を参考とすると、少なくとも一つの受光ピクセル１１２１は、少なくとも２個の光源から放射される光信号を検出する（Ｓ１００、Ｓ１１０）。
【００８９】
より具体的に、基板１１３上で光検出部１１２を基準として光源１１１ａと光源１１１ｂが対称に配置される場合、光源１１１ａから放射された光信号がカバー面１１４に反射されると、受光ピクセル１１２１は、全体間隔（Ｄ）内で形成される第１ガウス分布（Ｇ１）に対応する光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値の入力を受けることになる。
【００９０】
すなわち、受光ピクセル１１２１のうち光源１１１ａと最も近い位置の受光ピクセルは、最も大きい時間平均光強度値の入力を受けることになる。その他の残りの受光ピクセルは、光源１１１ａから徐々に遠くなるほど減少する第１ガウス分布（Ｇ１）に対応して光源１１１ａから遠くなるほど徐々に減少する時間平均光強度値の入力を受けることになる。
【００９１】
よって、受光ピクセル１１２１は、光源１１１ａから放射された光信号がカバー面１１４に反射されると、光源１１１ａから放射された光信号の時間平均光強度値を全体間隔（Ｄ）内で形成される第１ガウス分布（Ｇ１）に従って非対称的に入力されることになる。
【００９２】
このように、受光ピクセル１１２１が上述のように光源１１１ａから非対称的な光信号の時間平均光強度値の入力を受ける間、光源１１１ｂからも光信号が放射されてカバー面１１４に反射される。よって、受光ピクセル１１２１は、全体間隔（Ｄ）内で形成される第２ガウス分布（Ｇ２）に対応する光信号の時間平均光強度値の入力を同時に受けることになる。
【００９３】
すなわち、受光ピクセル１１２１のうち光源１１１ｂと最も近い位置の受光ピクセルは、最も大きい時間平均光強度値の入力を受けることになる。その他の残りの受光ピクセルは、光源１１１ｂから徐々に遠くなるほど減少する第２ガウス分布（Ｇ２）に対応して光源１１１ｂから遠くなるほど徐々に減少する時間平均光強度値の入力を受けることになる。
【００９４】
従って、少なくとも一つの受光ピクセル１１２１は、光源１１１ａから放射された光信号の時間平均光強度値を第１ガウス分布（Ｇ１）に従って非対称的に入力されるとともに、光源１１１ｂから放射された光信号の時間平均光強度値を第２ガウス分布（Ｇ２）に従って非対称的に入力されることになる。よって、各光源１１１ａ、１１１ｂから放射されて合わさった光信号は、均等分布区間（Ｒ１）を確保することになるが、これは、各光源１１１ａ、１１１ｂの時間平均光強度値に対するガウス分布が合わさって非対称性が相互補償されるためである。受光ピクセル１１２１は、均等分布区間（Ｒ１）で均一な光量の入力を受けることができる。
【００９５】
このとき、量子乱数生成装置の大きさが最小化されるように、光源１１１ａ、１１１ｂに印加される電流量を調節してポアソン分布（Ｐｏｉｓｓｏｎ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）の特性を維持することができる最適の光強度分布を検出する。検出された最適の光強度分布を基盤として２個の光源１１１ａ、１１１ｂ間の距離を調節してこれを最小化することができる。
【００９６】
このように受光ピクセル１１２１で均一な光量を獲得することができるため、各ピクセルでの量子ノイズを用いた乱数性を同一に維持することができ、これを用いて優れた品質の乱数を生成することができるようになる（Ｓ１２０）。
【００９７】
上述では、光源から放射されて各ピクセルに入力される光信号の空間的光強度分布を均一にする実施例として、光検出部を基準として２個の光源が対称的に配置された量子乱数生成装置について説明したが、図９のように光検出部１１２を基準として４個の光源１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄが対称に配置されることもできる。
【００９８】
すなわち、光検出部１１２を基準として光源１１１ａ及び光源１１１ｂが第１方向（ｘ）に対称となるように配置され、光検出部１１２を基準として光源１１１ｃ及び光源１１１ｄが第１方向（ｘ）に対して垂直の第２方向（ｙ）に対称となるように配置される。
【００９９】
また、複数個の光源を標準偏差の２倍間隔になるように光検出部１１２の各面に沿って並んで配置すると、図１０のように光強度が均等な所定範囲の均等分布区間（Ｒ２）を確保することができる。量子乱数生成装置の大きさ及び性能要求に応じて４個よりも多い光源を使うこともできる。
【０１００】
本発明の実施例について光検出部１１２が４個の面を有するものとして言及したが、本発明はこれに限定されず、円型に形成された場合にも円を取り囲むように光源を配置して所定範囲の均等分布区間を確保することもできる。
【０１０１】
すなわち、光源の個数にかかわらず、光検出部１１２を基準として光源が対称的に配置されれば、少なくとも一つの受光ピクセル１１２１は時間平均光強度値が均一な光信号の入力を受けることができるようになるのである。
【０１０２】
本発明の実施例では光源から放射されて各ピクセルに入力される光信号の空間的光強度分布（ｓｐａｔｉａｌ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）を均一にするためにガウス分布を一例として利用したが、本発明はこれに限定されず、他にも光源によって発生し得る任意の分布特性に対しても類似の方式で光源から放射されて各ピクセルに入力される光信号の空間的光強度分布（ｓｐａｔｉａｌ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）を均一に確保することができる。
【０１０３】
次に、図１１乃至図１３を参照して、各ピクセルに入力される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値を均一にするための量子乱数生成装置の第２具現方案を説明することにする。
【０１０４】
以下では、特に、本発明の実施例による量子乱数生成装置を具現するときに発生する多様な制約事項によって光強度が特定領域に集中する現象を解消するための方案を提案する。
【０１０５】
より具体的に、量子乱数生成装置は、少なくとも一つの光源を使うことを基本とするが、この他にも、反射カバー、光検出部などのような多様な構成が共に利用されて具現される。このように多様な構成の組み合わせによって量子乱数生成装置が具現される場合は、具現環境によって多様な制約事項が発生することになる。
【０１０６】
すなわち、量子乱数生成装置の具現環境によって、光信号が伝播される空間が狭小になったり、光検出部のピクセルの大きさが相異したり、ピクセルアレイ（ａｒｒａｙ）のレゾリューション（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）が相異したり、光検出部の大きさ（高さ）が相異するなどの多様な制約事項が発生するようになる。
【０１０７】
このような制約事項により、光検出部内の少なくとも一つの受光ピクセル（例：イメージセンサ内のピクセル）のうち光源に近い特定領域に入力される光強度が相対的に大きくなる。すなわち、量子乱数生成装置の具現環境によって、特定領域に光強度が集中する問題が発生するようになる。
【０１０８】
よって、以下では、かかる問題を解消するための量子乱数生成装置の第２具現方案について、図１１及び図１２を参考にしてより具体的に説明することにする。
【０１０９】
図１１に示されているように、量子乱数生成装置２００は、光源管理部２１０及び乱数生成部２２０を含む。
【０１１０】
光源管理部２１０は、少なくとも一つの光源を含む光源部２１１、少なくとも一つの光源から放射される光信号を検出するための少なくとも一つの受光ピクセルを含む光検出部２１２、及び、少なくとも一つの光源から放射される光信号が受光ピクセルに入力されるとき、受光ピクセルの各ピクセルに入力される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値が均一になるように光信号を拡散させる光拡散部２１３を含む。
【０１１１】
より具体的に、図１２を参考とすると、光源部２１１は、少なくとも一つの光源を含む。説明の便宜のために、光検出部２１２を基準として２個の光源２１１ａ、２１１ｂが対称に配置されたものと仮定する。
【０１１２】
光検出部２１２は、２個の光源２１１ａ、２１１ｂから放射される光信号を検出するための少なくとも一つの受光ピクセル（例：イメージセンサ内のピクセル）を含む。
【０１１３】
このような光源部２１１及び光検出部２１２は、量子乱数生成装置２００の小型化及び大量生産のために一つの基板２１４上に配置される。このように、量子乱数生成装置の小型化及び大量生産のために一つの基板２１４上に光源部２１１と光検出部２１２を配置してチップ（ｃｈｉｐ）形態で製作することになれば、チップケースのカバー面２１５によって光源部２１１から放射される光信号が自然に反射されるようになる。
【０１１４】
しかし、上述でも言及したように、多様な構成の組み合わせによって量子乱数生成装置が生成される場合には、具現環境によって発生する制約事項により特定領域に光強度が集中し得る。よって、本発明の実施例では、光源管理部２１０に乱反射を誘導することができる光拡散部２１３を追加して量子乱数生成装置を具現する。
【０１１５】
光拡散部２１３は、光源部２１１と光検出部２１２との間に配置され、光源部２１１から放射される光信号が光検出部２１２に伝播される過程で乱反射を誘導する機能を有する。すなわち、光拡散部２１３は、量子乱数生成装置を具現するときに発生する多様な制約事項に追加的に対応できるようにする役割をすることになるのである。
【０１１６】
このような光拡散部２１３は、乱反射性質を有する光拡散物質（例：アクリル）（ｄｉｆｆｕｓｅｒ）であり得、その形態（固体、気体、液体）にかかわらず、該当形態に適した配置方式に基づいて光源管理部２１０に配置されることができる。
【０１１７】
結局、光源部２１１と光検出部２１２との間に光拡散部２１３が配置されると、具現環境によって上記言及した多様な制約事項が発生するとしても、光強度が特定領域に集中せず、より広く均等に拡散されることが可能になる。すなわち、各ピクセルに入力される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値を均一にすることができるようになる。
【０１１８】
再び図１１を参考とすると、乱数生成部２２０は、少なくとも一つの受光ピクセルに入力される光強度値、すなわち光量の量子ノイズを用いて乱数を生成する。
【０１１９】
一方、上述で言及した量子乱数生成装置２００の第２具現方案では、具現環境にかかわらず光検出部２１２内の受光ピクセルに入力される光強度をなるべく均一にするために、光源部２１１と光検出部２１２との間に乱反射性質を有する光拡散部２１３を追加した。このような追加構成は、量子乱数生成装置の具現時、光源の個数及び配置をより自由に決定できるようにし、場合によっては単一光源でも量子乱数生成装置が基準以上の優れた乱数性（ｒａｎｄｏｍｎｅｓｓ）の品質を確保できるようにする役割をする。
【０１２０】
また、本発明の実施例による量子乱数生成装置の第１具現方案及び第２具現方案では、図１３のように少なくとも一つの光源（１０１’−１０ｎ’）が個別的に電流量及びオン（ｏｎ）／オフ（ｏｆｆ）動作制御が可能なように各光源（１０１’−１０ｎ’）を並列に配置して具現することができる。
【０１２１】
このように各光源（１０１’−１０ｎ’）に対して独立的に電流量及びオン（ｏｎ）／オフ（ｏｆｆ）動作制御が可能なように具現されると、光源（１０１’−１０ｎ’）のうち一部だけ使用できるようになり、使用している光源の寿命が尽きたり品質が悪くなる状況が発生する場合は、残りの他の光源を代替使用できるようにするハードウェア設計及び駆動ロジックを実現することが可能になる。特に、量子乱数生成装置の第２具現方案のように光拡散部が含まれた場合は、一つの光源だけでも優れた乱数性を確保する可能性が高くなる。
【０１２２】
例えば、光源（１０１’−１０ｎ’）のうち特定光源（１０１’）だけ使用しても基準以上の品質を有する乱数性（ｒａｎｄｏｍｎｅｓｓ）が確保される場合は、光源（１０１’−１０ｎ’）のうち特定光源（１０１’）にのみ電流が供給されるようにし、残りの光源（１０２’−１０ｎ’）には電流が印加されないように制御して、追って状況により残りの光源（１０２’−１０ｎ’）が交替可能な予備光源として使用されるようにすることができる。
【０１２３】
すなわち、少なくとも一つの光源のうち一部光源がオン（ｏｎ）動作するように制御されて各ピクセルでの乱数性（ｒａｎｄｏｍｎｅｓｓ）が基準以上の品質を確保することができる場合は、残りの光源がオフ（ｏｆｆ）動作するように制御することで、量子乱数生成装置の品質が持続的に維持されるようにするとともに寿命も延びるように具現することが可能になる。
【０１２４】
以上で説明したように、光源から放射されて各ピクセルに入力される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値が均一に入力されることにより、各受光ピクセルでの乱数性（ｒａｎｄｏｍｎｅｓｓ）を同一に維持することができる効果を導き出す。
【０１２５】
また、量子乱数生成装置の具現時、別途の回路を追加する複雑な過程を行わなくても、光検出部を基準として光源を対称に配置することにより、ハードウェア的な構成を単純化して量子乱数生成装置の大きさを最小化することが可能になる。
【０１２６】
また、各受光ピクセルに入力される光信号の時間−平均（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅ）光強度値を均一にすることができるため、各受光ピクセルの出力値を解析する後処理段階のアルゴリズムの複雑度を減少させることができ、出力値の優れた乱数性（ｒａｎｄｏｍｎｅｓｓ）を同一に維持することが可能になる。
【０１２７】
一方、ここに提示された実施例に関連して説明された方法又はアルゴリズム又は制御機能の段階は、ハードウェアで直接具現されるか、多様なコンピュータ手段を通して遂行可能なプログラム命令形態で具現されてコンピュータ読取可能媒体に記録されることができる。上記コンピュータ読取可能媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独で又は組み合わせて含むことができる。上記媒体に記録されるプログラム命令は、本発明のために特別に設計され構成されたものであるか、コンピュータソフトウェア当業者に公知となっていて使用可能なものであり得る。コンピュータ読取可能記録媒体の例には、ハードディスク、フロッピーディスク及び磁気テープのような磁気媒体（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｍｅｄｉａ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体（ｏｐｔｉｃａｌ  ｍｅｄｉａ）、フロプティカルディスク（ｆｌｏｐｔｉｃａｌ  ｄｉｓｋ）のような光磁気媒体（ｍａｇｎｅｔｏ−ｏｐｔｉｃａｌ  ｍｅｄｉａ）、及びＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を保存して遂行するように特別に構成されたハードウェア装置が含まれる。プログラム命令の例には、コンパイラによって作られるもののような機械語コードだけでなくインタプリタなどを使ってコンピュータによって実行されることができる高級言語コードを含む。上記のハードウェア装置は、本発明の動作を遂行するために一つ以上のソフトウェアモジュールとして作動するように構成されることができ、その逆も同様である。
【０１２８】
以上、本発明を望ましい実施例を参照して詳しく説明したが、本発明が上記の実施例に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱しない範囲で本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者ならば誰でも多様な変形又は修正が可能な範囲まで本発明の技術的思想が及ぶと言える。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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