Введение
Глава 1. Обзор литературы 14
1.1 Генерация случайных чисел и сферы её применения 14
1.2. Генераторы случайных чисел на основе физических процессов 15
1.3. Квантовые генераторы случайных чисел. 17
1.3.1. Квантовые генераторы случайных чисел, использующие детекторы одиночных фотонов 17
1.3.1.1. Квантовые генераторы случайных чисел, основанные на разделении пути следования фотонов 18
1.3.1.1.1. Квантовые генераторы случайных чисел, основанные на разделении пути следования фотонов при помощи оптического светоделителя 18
1.3.1.1.2. Квантовые генераторы случайных чисел, основанные на разделении пути следования фотонов при помощи поляризационного светоделителя 19
1.3.1.1.3. Квантовые генераторы случайных чисел, основанные на разделении пути следования фотонов при помощи оптического светоделителя и использующие один детектор одиночных фотонов 20
1.3.1.1.4. Результаты анализа квантовых генераторов случайных чисел, основанных на разделении пути следования фотонов 21
1.3.1.2. Квантовые генераторы случайных чисел, основанные на использовании массива из детекторов одиночных фотонов 22
1.3.1.2.1. Квантовые генераторы случайных чисел, основанные на регистрации пространственного расположения фотонов 22
1.3.1.2.2. Квантовые генераторы случайных чисел, основанные на разделении пути следования фотонов и использовании массива из детекторов одиночных фотонов 23
1.3.1.2.3. Результаты анализа квантовых генераторов случайных чисел, основанных на использовании массива детекторов одиночных фотонов 24
1.3.1.3. Квантовые генераторы случайных чисел, основанные на регистрации времени детектирования фотонов 25
1.3.1.4. Квантовые генераторы случайных чисел, основанные на явлении квантовой запутанности 30
1.3.1.5 Квантовые генераторы случайных чисел, использующие детекторы одиночных фотонов с возможностью определения числа фотонов в импульсе 34
1.3.1.6 Результаты анализа квантовых генераторов случайных чисел, использующих детекторы одиночных фотонов 35
1.3.2. Квантовые генераторы случайных чисел, использующие классические фотодетекторы 37
1.3.2.1. Квантовые генераторы случайных чисел, основанные на лазерных шумах 37
1.3.2.2. Квантовые генераторы случайных чисел, основанные на флуктуациях вакуума 41
1.3.2.3 Результаты анализа квантовых генераторов случайных чисел, использующих классические фотодетекторы 43
1.4. Выбор направления исследований. Цель и задачи работы. 44
Глава 2. Объект исследования. Система квантовой генерации случайных чисел, основанной на флуктуациях вакуума 49
2.1. Квантовая генерация случайных чисел, основанная на флуктуациях вакуума 49
2.2 Физические принципы формирования разностного сигнала 51
2.3 Влияние асимметрии на схему квантовой генерации случайных чисел на основе флуктуаций вакуума с использованием светоделителя 53
2.4. Использование Y-разветвителя в системе квантовой генерации случайных чисел, основанной на флуктуациях вакуума. 60
2.4.1. Использование Y-разветвителя в системе квантовой генерации случайных чисел, основанной на флуктуациях вакуума. Вещественная матрица преобразования вектора входных сигналов в вектор выходных сигналов 60
2.4.2. Использование Y-разветвителя в системе квантовой генерации случайных чисел, основанной на флуктуациях вакуума. Комплексная матрица преобразования вектора входных сигналов в вектор выходных сигналов 66
2.5. Выводы по главе 71
Глава 3. Параметры сигнала на выходе схемы квантовой генерации случайных чисел, основанной на флуктуациях вакуума, с использованием Y-разветвителя 73
3.1. Среднее число фотонов на выходах разветвителя, разностный ток, его среднее значение, дисперсия и среднеквадратичное отклонение в случае использования симметричного Y-разветвителя 73
3.2. Использование асимметричного Y-разветвителя 79
3.3. Среднее число фотонов на выходах разветвителя, разностный ток, его среднее значение, дисперсия и среднеквадратичное отклонение в случае использования асимметричного Y-разветвителя 81
3.5. Выводы по главе 86
Глава 4. Экспериментальная установка и обработка полученных случайных последовательностей 87
4.1. Экспериментальная установка квантовой генерации случайных чисел, основанной на флуктуациях вакуума, с использованием Y разветвителя. 87
4.2 Анализ полученных случайных последовательностей 90
4.3 Обработка полученных случайных последовательностей 97
4.4 Тестирование полученных случайных последовательностей 103
4.5. Выводы по главе 106
Заключение 107
Список сокращений и условных обозначений 109
Список литературы 110
