Nowy laserowy generator liczb losowych

Zgodnie z normalnymi standardami projekt nowego lasera jest kompletnym niewypałem. Zamiast wytwarzać ostrą, stałą wiązkę, laser rzuca rozmytą plamę światła pełną przypadkowo migoczących plamek. Chaotyczne fluktuacje światła lasera można przetłumaczyć na 254 biliony losowych cyfr na sekundę – ponad 100 razy szybciej niż inne generatory liczb losowych zasilane laserem, donoszą naukowcy w Science 26 lutego.

„To wspaniały krok” w kierunku wydajniejszego generowania liczb losowych, mówi Rajarshi Roy, fizyk z University of Maryland w College Park, który nie brał udziału w tej pracy.

Generatory liczb losowych są cennymi narzędziami komputerowymi. Służą do tworzenia kluczy szyfrujących, które szyfrują prywatne dane, takie jak hasła i numery kart kredytowych, dzięki czemu informacje mogą być bezpiecznie przesyłane przez Internet. Symulacje komputerowe złożonych systemów, takich jak klimat Ziemi lub giełda, również wymagają wielu liczb losowych, aby właściwie uchwycić przypadkowe zdarzenia, które mają miejsce w prawdziwym życiu.

Lasery mogą generować losowe sekwencje liczb dzięki niewielkim, naturalnie występującym fluktuacjom częstotliwości światła w czasie. Ale użycie wiązki laserowej do wytworzenia takich liczb losowych jest czymś w rodzaju wielokrotnego rzucania pojedynczą kostką, aby wygenerować wiele ciągów losowych cyfr z jednego lasera na raz, nowy projekt wymyśliła Hui Cao, fizyk z Yale University i jej współpracownicy

W laserze światło odbija się między lusterkami umieszczonymi na obu końcach wnęki w kształcie klepsydry, zanim opuści urządzenie. Ten nieregularny kształt umożliwia odbijanie się fal świetlnych o różnych częstotliwościach przez laser i nakładanie się ich na siebie. W rezultacie, kiedy laser pada na powierzchnię, jego światło zawiera stale zmieniający się wzór drobnych punkcików, które losowo rozjaśniają się i ściemniają. Jasność w każdym miejscu wzoru w czasie może zostać przetłumaczona przez komputer na losową serię zer i jedynek.

Cao i jej koledzy skierowali laser na kamerę high-speed, która mierzyła natężenie światła w 254 plam w poprzek wiązki mniej więcej w każdej bilionowej części sekundy. Kamera śledziła światło lasera tylko przez kilka nanosekund, zanim zapełniła się jej pamięć, po czym dane zostały przesłane do komputera w celu zakodowania jako 0 i 1, mówi Daniel Gauthier, fizyk z Ohio State University, który jest współautorem komentarza na temat badania w tym samym numerze Science. Aby działać w świecie rzeczywistym, ten generator liczb losowych musiałby być wyposażony w detektory światła, które mogłyby przesyłać błyskawiczne pomiary jasności do komputerów w czasie rzeczywistym.

Źródła: Maria Temming

Zdjęcia: RIHO KROLL/UNSPLASH

Tematy:
Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x