一種新的基于激光的隨機數(shù)發(fā)生器是同類中最快的

按照正常標準，新激光器的設計完全是無用的。激光不是產(chǎn)生清晰、穩(wěn)定的光束，而是投射出充滿隨機閃爍的亮度斑點的模糊光斑。但對于一組物理學家來說，激光雜亂無章的輸出是其最大的財富。研究人員在2月26日的《科學》雜志上報告說，激光的混亂波動可以轉(zhuǎn)化為每秒254萬億個隨機數(shù)字——比其他激光驅(qū)動的隨機數(shù)發(fā)生器快100多倍。

未參與這項工作的馬里蘭大學帕克分校物理學家RajarshiRoy說，“這是朝著更高效的隨機數(shù)生成邁出的非凡一步”。

隨機數(shù)生成器是計算中很有價值的工具(SN:5/27/16)。它們用于創(chuàng)建加密密鑰，對密碼和信用卡號等私人數(shù)據(jù)進行加密，以便信息可以在互聯(lián)網(wǎng)上安全傳輸。復雜系統(tǒng)(如地球氣候或股票市場)的計算機模擬也需要許多隨機數(shù)來正確捕捉現(xiàn)實生活中發(fā)生的偶然事件。

激光可以產(chǎn)生隨機數(shù)序列，這要歸功于光頻率隨時間自然發(fā)生的微小波動。但是使用激光束來產(chǎn)生這樣的隨機數(shù)有點像重復擲一個骰子。耶魯大學物理學家曹慧及其同事想出了一個新設計，以便從單個激光中同時生成許多隨機數(shù)字串。

在該團隊的激光器中，光線在離開設備之前在位于沙漏形腔體兩端的鏡子之間反彈。這種不規(guī)則的形狀允許各種頻率的光波在激光中反彈并相互重疊。因此，當激光照射在一個表面上時，它的光會包含一種不斷變化的微小針孔圖案，這些針孔會隨機變亮和變暗。隨著時間的推移，圖案中每個點的亮度都可以由計算機轉(zhuǎn)換為一系列隨機的1和0。

曹和她的同事們將激光對準高速攝像機，大約每萬億分之一秒測量光束上254個點的光強度。俄亥俄州立大學的物理學家DanielGauthier與他人合著了一篇評論，但該相機在其內(nèi)存被填滿之前僅跟蹤激光幾納秒，之后數(shù)據(jù)被上傳到計算機以編碼為0和1在同一期《科學》雜志上的研究。為了在現(xiàn)實世界中工作，這個隨機數(shù)發(fā)生器需要配備光探測器，可以將快速亮度測量值實時發(fā)送到計算機。

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