Quantenzufall
Zufällig bedeutet, dass sich nicht im Voraus wissen lässt, was geschehen wird, selbst wenn die Möglichkeiten bekannt sind. Zufallsdaten sind in Bereichen wie der Kryptografie unverzichtbar. Computer können mithilfe deterministischer Algorithmen pseudozufällige Wertefolgen erzeugen. Für viele Anwendungen ist dies ausreichend, jedoch nicht, wenn echte Unvorhersagbarkeit erforderlich ist. Echte Zufallsereignisse sind schwer zu erzeugen und zu überprüfen. Die Quantenmechanik bietet eine natürliche Quelle, weil Quantenereignisse grundsätzlich unvorhersagbar sind. Ein Quantenzufallszahlengenerator, kurz QRNG, wandelt gemessene Quantenereignisse in echte Zufallsdaten für Anwendungen um, die solche Daten benötigen.
Was Sie sehen
Der QRNG erzeugt Bytes mit einem Zufallswert von 0 bis 255. In gleichverteilten Zufallsdaten wird jeder Wert in etwa 0,391% der Fälle erwartet. Die Balken schwanken: Zufall bedeutet nicht, dass jeder Wert exakt gleich häufig auftritt.
- Dauer
- 10 s
- Verstrichen
- 0.0 s
- Bytes erfasst
- 0
- Mittelwert
- —
- Standardabweichung
- —
- Experimentzustand
- Bereit
Bereit
Was ist hier quantenphysikalisch?
Der QRNG ist ein kompaktes, aber recht komplexes Gerät. In seinem Inneren sendet eine kontrollierte Lichtquelle Photonen in Richtung eines Sensors aus. Selbst wenn die durchschnittliche Lichtintensität konstant bleibt, schwankt die genaue Anzahl der in jedem sehr kurzen Abtastintervall ausgesendeten und erfassten Photonen unvorhersagbar. Dieses Schrotrauschen entsteht durch die Quantennatur des Lichts: Einzelne Ereignisse der Photonenaussendung und -erfassung haben bestimmte Wahrscheinlichkeiten, ihre genauen Ergebnisse können jedoch nicht vorhergesagt werden. Der Sensor wandelt diese Schwankungen in ein elektrisches Signal um, das in Rohwerte digitalisiert wird.
Das Gerät prüft fortlaufend, ob das gemessene Rauschen weiterhin überwiegend aus dem Quantenprozess und nicht aus gewöhnlichem elektronischem Rauschen oder Umgebungseinflüssen stammt. Die Rohdaten werden anschließend aufbereitet, um Verzerrungen zu beseitigen und einen gleichmäßigen Strom zufälliger Bits zu erzeugen. Diese Aufbereitung entfernt kleine Ungleichgewichte und Muster aus den Rohmessungen und erzeugt einen gleichmäßigen Strom aus Nullen und Einsen, ohne selbst Zufälligkeit zu erzeugen; die Quantenunsicherheit bleibt die einzige Quelle der Zufälligkeit.
Die resultierenden Bits werden über USB an den Computer übertragen und zu den in diesem Experiment dargestellten Bytewerten zusammengefasst.
Über den QRNG
- Standort
- Bladel, Niederlande
- Gerätestatus
- —
- Modell
- Nicht verfügbar
- Firmware
- Nicht verfügbar
- Quantenquelle
- Nicht zutreffend
- Ausgaberate
- —