Patent DE-102014202312-B4 (DE)
Title: Verfahren und Vorrichtung zur Generierung von echten Zufallszahlen
Inventor: SZAMEIT ALEXANDER
IPC: G06N10/00
Filed: 2014-02-07
Granted: 2020-07-09
Abstract: Verfahren zum Erzeugen echter Zufallszahlen, umfassend die Schritte:a) Erzeugen eines W-Zustands als definierter quantenmechanischer Zustands eines Teilchens, der aus einer kohärenten Superposition aller Eigenzustände mit gleicher Amplitude besteht;b) Zuordnen einer jeweils unterschiedlichen Zahl zu jedem der Eigenzustände;c) Messen des Eigenzustands, in dem das Teilchen sich befindet, und somit Erzeugen der Zufallszahl, wobei mindestens ein Photon als Teilchen zum Durchführen des Verfahrens verwendet wird und das Photon in den definierten quantenmechanischen Zustand gebracht wird, indem vor dem Erzeugen des definierten quantenmechanischen Zustands das Photon aus einer Photonenquelle (1) in einen von mehreren Eingangswellenleitern (2, 3, 4, 5, 6, 9) eingebracht wird, wobei zwei der Eingangswellenleiter (2, 3) zu einem ersten integriert-optischen Strahlteiler (10) führen und das Photon zu dem ersten integriert-optischen Strahlteiler (10) sowie zu einem zweiten integriert-optischen Strahlteiler (11) und einem dritten integriert-optischen Strahlteiler (12) mit jeweils zwei Ausgangswellenleitern (19, 20, 21, 22) geleitet wird, wobei der zweite integriert-optische Strahlteiler (11) und der dritte integriert-optische Strahlteiler (12) hinter dem ersten Strahlteiler (10) angeordnet sind und jeweils über einen der Ausgangswellenleiter (17, 18) des ersten Strahlteilers (10) mit dem ersten Strahlteiler (10) in Verbindung stehen,wobei ein vierter integriert-optischer Strahlteiler (13), ein fünfter integriert-optischer Strahlteiler (14), ein sechster integriert-optischer Strahlteiler (15) und ein siebter integriert-optischer Strahlteiler (16) mit jeweils zwei Ausgangswellenleitern (z, z+1, z+2, z+3, z+4, z+5, z+6, z+7) vorgesehen sind, die hinter dem zweiten Strahlteiler (11) und dem dritten Strahlteiler (12) angeordnet sind, wobei der vierte integriert-optische Strahlteiler (13) und der fünfte integriert-optische Strahlteiler (14) über jeweils einen der Ausgangswellenleiter (19, 20) des zweiten Strahlteilers (11) mit dem zweiten Strahlteiler (11) und der sechste integriert-optische Strahlteiler (15) und der siebte integriert-optische Strahlteiler (16) über jeweils einen der Ausgangswellenleiter (21, 22) des dritten integriert-optischen Strahlteilers (12) mit dem dritten integriert-optischen Strahlteiler (12) in Verbindung stehen undder zweite integriert-optische Strahlteiler (11) und der dritte integriert-optische Strahlteiler (12) jeweils über einen der Eingangswellenleiter (4, 5) mit der Photonenquelle (1) verbunden sind,der vierte integriert-optische Strahlteiler (13) und der siebte integriert-optische Strahlteiler (16) jeweils über einen der Eingangswellenleiter (6, 9) mit der Photonenquelle (1) verbunden sind,wobei das Photon an den integriert-optischen Strahlteilern (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16) in den definierten quantenmechanischen Zustand gelangt und nachfolgend in den Ausgangswellenleitern (z, z+1, z+2, z+3, z+4, z+5, z+6, z+7, 17, 18, 19, 20, 21, 22) der Strahlteiler geführt wird, wobei der Eigenzustand des Photons durch eine Detektoreinheit (26) detektiert wird, wodurch der kohärente Superpositionszustand kollabiert und die Zufallszahl erzeugt wird als die Zahl, die dem Ausgangswellenleiter (z, z+1, z+2, z+3, z+4, z+5, z+6, z+7) des vierten integriert-optischen Strahlteilers (13), des fünften integriert-optischen Strahlteilers (14), des sechsten integriert-optischen Strahlteilers (15) und des siebten integriert-optischen Strahlteilers (16), in dem das Photon detektiert wird, zugeordnet ist, wobeidie Photonenquelle (1) eine Einzelphotonenquelle ist unddie Detektoreinheit (26) einen Einzelphotonendetektor umfasst.