Способ генерации случайных чисел и соответствующий генератор случайных чисел - заявка 2016147016 на патент на изобретение в РФ

1. Способ генерации по меньшей мере одного случайного числа, включающий следующие шаги:
квантовое туннелирование зарядов из одного проводника в другой проводник через квантовый барьер с туннельным переходом;
прием случайного сигнала, порожденного квантовым туннелированием зарядов;
сопоставление случайного сигнала со случайным числом; и
генерация сигнала, указывающего случайное число.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно включает обеспечение квантового туннелирования зарядов путем приложения разности потенциалов между двумя проводниками, причем в ходе такого приложения разности потенциалов указанные квантовый барьер с туннельным переходом вызывает классическое отражение зарядов, направляемых на него разностью потенциалов.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно включает усиление случайного сигнала до указанного сопоставления.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что указанное усиление применяют исключительно к компонентам случайного сигнала в пределах полосы частот от 0,1 до 1000 МГц.
5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что указанное сопоставление дополнительно включает дискретизацию случайного сигнала.
6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что указанная дискретизация дополнительно включает определение случайного числа на основании одного или более младших значащих битов из множества битов дискретизированного случайного сигнала.
7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что указанную дискретизацию осуществляют с частотой, превышающей 1 миллиард операций дискретизации в секунду.
8. Генератор случайных чисел, содержащий:
плату;
квантовый барьер с туннельным переходом, установленный на плате между двумя проводниками и обеспечивающий возможность случайного туннелирования зарядов из одного из проводников в другой для генерации случайного сигнала;
усилитель, установленный на плате, соединенный с одним из двух проводников с целью усиления случайного сигнала;
дискретизирующее устройство, установленное на плате, соединенное с усилителем с целью сопоставления случайного сигнала с по меньшей мере одним случайным числом в режиме реального времени.
9. Генератор случайных чисел по п. 8, отличающийся тем, что квантовый барьер с туннельным переходом содержит по меньшей мере один слой изолятора, имеющий две внешние противоположные поверхности, каждая из которых находится в соприкосновении с соответствующим одним из двух проводников, имеющих вид проводящих слоев, между которыми помещен изолятор.
10. Генератор случайных чисел по п. 8 или 9, отличающийся тем, что дополнительно содержит источник напряжения, соединенный с двумя проводниками и выполненный с возможностью создания разности потенциалов, вызывающей квантовое туннелирование зарядов, генерирующее случайный сигнал.
11. Генератор случайных чисел по п. 10, отличающийся тем, что квантовый барьер с туннельным переходом посредством классического отражения препятствует прохождению через барьер зарядов из источника напряжения.
12. Генератор случайных чисел по п. 9, отличающийся тем, что по меньшей мере один из двух проводящих слоев выполнен из металлического материала.
13. Генератор случайных чисел по п. 9 или 12, отличающийся тем, что по меньшей мере один из двух проводящих слоев выполнен из полупроводникового материала.
14. Генератор случайных чисел по п. 8, отличающийся тем, что плата представляет собой печатную плату, механически удерживающую квантовый туннельный барьер, проводники, усилитель и дискретизирующее устройство, имеющую проводящие дорожки, вытравленные из медных листов, ламинированных на непроводящей подложке и электрически соединяющую компоненты друг с другом.
15. Генератор случайных чисел по п. 8, отличающийся тем, что дискретизирующее устройство представляет собой плату сбора данных, имеющую частоту дискретизации, равную 3 миллиардам операций дискретизации в секунду.
16. Генератор случайных чисел по п. 8, отличающийся тем, что усилитель усиливает случайный сигнал более чем на 50 дБ.
17. Генератор случайных чисел по п. 8, отличающийся тем, что усилитель имеет полосу усиливаемых частот от 0,1 до 1000 МГц.
18. Генератор случайных чисел по п. 8, отличающийся тем, что дополнительно содержит
смещающее устройство, установленное на плате между квантовым барьером с туннельным переходом и усилителем, предназначенное для смещения источника напряжения и установки разности потенциалов, приложенной к квантовому барьеру с туннельным переходом; и
фильтр, установленный на плате между квантовым барьером с туннельным переходом и усилителем.
19. Генератор случайных чисел по п. 8, отличающийся тем, что соединен параллельно с по меньшей мере одним другим генератором случайных чисел.
20. Способ генерации по меньшей мере одного случайного числа, включающий следующие шаги:
приложение между двумя проводящими слоями, разделенными изолятором, разности потенциалов, создающей случайный сигнал, порождаемый случайным квантовым туннелированием зарядов через изолятор;
сопоставление случайного сигнала со случайным числом; и
формирование сигнала, указывающего случайное число.
Наверх