Generace náhodných čísel prostřednictvím lavinových fotodiod

Jan JAŠEK

Bakalářská práce

Generating random numbers using selected phenomena of quantum physics

Anotace:

Náhodná čísla jsou důležitá pro celou řadu aplikací a metody jejich generace jsou v současné době často diskutovaným tématem, zejména z pohledu kryptografie a počítačového zabezpečení. Tato práce si klade za cíl popsat a otestovat možnosti využití lavinových fotodiod operujících v Geigerově režimu pro vytvoření kvantového generátoru pravých náhodných čísel. Hlavní předností našeho generátoru je časově úsporná generace a efektivita zpracování dat, přičemž díky principům kvantové mechaniky by takto generovaná náhodná čísla měla splňovat i vysoké nároky moderních kryptografických aplikací. Jako zdrojové náhodné jevy využíváme měření temných detekcí lavinových fotodiod a měření polarizačního stavu jednotlivých fotonů.

Abstract:

Random numbers are frequently used in a number of applications and the methods of random number generation are frequently discussed, especially in cryptography and computer security. The goal of this thesis is to describe and test the capabilities of Geiger-mode avalanche photodiodes to generate true random numbers. The main advantage of our generator is time and data processing efficiency while, thanks to the principles of quantum mechanics, our generated random numbers meet even the highest requirements for modern cryptographical applications. As a source of the random events, we use both the avalanche photodiode's dark counts and the single-photons detections.

Klíčová slova

Generátory náhodných čísel, temné detekce, lavinové fotodiody, Geigerův režim, Peresův algoritmus, polarizační dělič fotonů

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 16. 5. 2017

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Mgr. Karel Lemr, Ph.D.

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

Přírodovědecká fakulta

Bakalářský studijní program / obor:
Fyzika / Nanotechnologie