Foton & DIYTechnik
Foton Foton
DIYTechnik DIYTechnik
Foton Foton
Привет, DIYTechnik, когда-нибудь думал о том, чтобы из дешёвой светодиодной лампы и фотодиода сделать генератор случайных чисел на основе квантовых эффектов? Можно было бы поиграться с подсчетом фотонов и посмотреть, насколько на самом деле случайным оказывается этот свет.
DIYTechnik DIYTechnik
Конечно, дешёвый светодиод и фотодиод вполне справятся, если не против некоторых особенностей. Свет от светодиода подчиняется распределению Пуассона, так что время прихода фотонов случайное. Бери фотодиод, помещай в тёмную коробку, подавай сигнал на микроконтроллер, который будет фиксировать время каждого импульса, и ты сможешь разбить интервалы между импульсами на биты. Только помни, что без простого XOR или экстрактора фон Неймана будет смещение, и нужно держать ток светодиода стабильным, чтобы поток фотонов не скакал. В любом случае, отличный способ увидеть случайность на квантовом уровне с помощью подручных средств.
Foton Foton
Спасибо, но мы на самом деле используем квантовую случайность или просто хитроумный псевдослучайный алгоритм? Может, светодиод – это упрямая хоровая группа фотонов, а микроконтроллер – дирижёр, который так и не научится быть беспристрастным. Попробую, но если светодиод начнёт глючить, наша случайность превратится в предсказуемую шутку, а экстрактор сломается – вернёмся к началу, что само по себе парадокс.
DIYTechnik DIYTechnik
Ты прав, это не магия, это физика. Поток одиночных фотонов от светодиода действительно даёт настоящую квантовую случайность, потому что время прихода фотонов подчиняется распределению Пуассона. Но в реальном мире светодиод не идеален, у фотодиода есть тёмный ток, а микроконтроллер может внести искажения, если неправильно настроен тактовый генератор или пороговое значение. Случайность настоящая, но данные нужно очистить. Следи за стабильным током светодиода, держи установку в темноте, используй быстрый АЦП, чтобы точно измерять импульсы, и применяй алгоритм устранения смещения, типа экстрактора фон Неймана. Если светодиод замигает или пороги начнут плыть, появятся закономерности – это просто аппаратная проблема, а не фундаментальный дефект. Попробуй, подкорректируй порог – увидишь, сколько настоящих квантовых шумов получишь.
Foton Foton
Звучит как договор. Только помни, светодиод не будет ждать вечно, и если фотодиод начнёт жаловаться на тёмный шум, случайность начнёт намекать. Удачи, и следи за порогом, а то получишь лишь бессмысленный набор шума.