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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Quanten-Zufallsgenerator


Autor: Hase (Gast)
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Hallo,

auf der Suche nach einem möglichst perfekten 
Hardware-Zufallszahlengenerator bin ich auf dieses Paper gestoßen:

http://qrbg.irb.hr/0609043v2.pdf

Der konkrete Aufbau sieht ja recht simpel aus: Eine Leuchtdiode, die 
einen Photomultiplier anleuchtet, daran ein Verstärker und dann das 
Digitalpipapo (was die in dem Paper diskret mit TTL-Logik aufgebaut 
haben, könnte man ja auch in ein cpld packen).
Meine Frage jedoch, und hier sind die Physiker gefragt, kann man den 
Photomultiplier nicht durch was handlicheres, billigeres ersetzen? Eine 
Avalanche-Diode vielleicht? Oder sogar bestenfalls eine 
Photodiode/-transistor?

Gruß,
Hase

Autor: Paul H. (powl)
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Mal eine ganz triviale Frage: wozu benötigt man einen 
Quanten-Zufallsgenerator? Sind andere Zufallsgeneratoren bedeutend 
schlechter bzw. berechenbarer?

z.B. AND oder XOR-Verknüpfung zweier zueinander asymetrischer 
Frequenzen.


     111000111000111000111000111000
     111110000011111000001111100000

AND: 111001000100111111001000100111
XOR: 000110111011000000110111011000

Oh ich merke gerade, da entsteht ja ein sich wiederholendes Muster.. was 
ist wenn man ganz ganz seltsame frequenzen wählt? Oder drei 
übereinander. Überlagert sich da immer irgendwas komisches?

Oder das Rauschen einer analogen Schaltung am ADC messen?

Ist eine ernstgemeinte Frage und ich möchte dabei was lernen, nicht etwa 
die Gebräuchlichkeit eines solchen "echten" Zufallsgenerators in Frage 
stellen

lg PoWl

Autor: Ralf Schwarz (spacedog) Benutzerseite
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@Hase: Der Witz ist eben, dass Aufgrund der Teilcheneigenschaften des 
Lichts nicht vorhergesagt werden kann, ob ein Photon durch den 
halbdurchlässigen Spiegel durch geht oder reflektiert wird. Wenn man 
viele tausend Photonen nimmt, ist klar, dass die Hälfte durchgeht und 
die andere Hälfte reflektiert wird. Damit das Gerät einen Nutzen hat, 
muss man also einzelne Photonen nachweisen können.

Wenn dir das mit einer Avalanche-Diode/Photodiode/-transistor gelingt, 
dann steht dem ganzen nichts im Wege ;-)

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Noch ein Thread zum Thema Zufallsgenerator

Beitrag "Anregungen fuer einen Rauschgenerator"

Gruss Helmi

Autor: Martin Laabs (mla)
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Wenn man eine Diode im Durchbruch arbeiten lässt hat man auch einen 
Quantenzufallsgenerator - tunnelt das Elektron oder tunnelt es nicht 
....

Viele Grüße,
 Martin L.

Autor: Hase (Gast)
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Hallo,

erstmal danke für Eure Beiträge!

powl und helmil: Wie in dem anderen Zufallszahlengenerator-Thread, ich 
würde mit dem Dings gerne den Zufallszahlengenrator von Linux füttern, 
um damit für Verschlüsslung etc. einen "perfekten", nicht vorhersehbaren 
Zufall zu haben. Wobei Linux ja bereits, wie auch schon bemerkt, 
Hardware-Ereignisse von außen, wie Netzwerkverkehr, Tastaturanschläge 
usw. mit einbezieht in die Generierung des Zufalls.
Es gibt übrigens bereits einen open-source-Zufallsgenerator, der 
komplett in einem cpld untergebracht ist, der funktioniert mit vielen, 
sich überlagernden, freilaufenden Oszillatoren:

http://warmcat.com/_wp/whirlygig-rng/

spacedog und mla: Logisch, das geht nur, wenn man einzelne Photonen 
nachweisen kann. Wobei die Leute in dem verlinkten Paper diesen Aufbau 
mit dem Spiegel und zwei Detektoren ersetzen durch eine schwach 
leuchtende LED, die direkt auf nur einen Photonendetektor strahlt. Sie 
schreiben, daß man sonst das Problem hat, daß die Verteilung aufgrund 
mechanischer Ungenauigkeit usw niemals perfekt ist.
Wenn ich es richtig verstanden habe, ist auch das Rauschen an einer 
Diode ein Quantenereignis, aber man kann dabei ja auch keine einzelnen 
Elektronen bzw. deren Tunneln messen.

Gruß,
Hase

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Gehe doch mal auf die Seite von Michael G. (linuxgeek)

http://coremelt.net/


Der hat das doch fuer Linux fertig gemacht.

Gruss Helmi

Autor: Wolfgang Horn (Gast)
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Hi, "Hase",

der Martin hat's auf den Punkt gebracht.

Ich hatte mit militärischen Verschlüsselungsgeräten zu tun.
Aufwändige Verfahren zur Erzeugung von Zufallszahlen scheinen mir 
weniger von technischen Gründen getrieben zu sein, als viel mehr vom 
Wunsch der Aussage "wir haben uns besonders viel Mühe gemacht".

Ich halte jede technische Rauschquelle für geeignet, und eine der 
Billigsten ist die Zenerdiode im Durchbruch.


Ciao
Wolfgang Horn

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