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.
Anotace v angličtině
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.
Random number generator, dark counts, avalanche photodiode, Geiger mode, Peres algorithm, polarization beamsplitter
Rozsah průvodní práce
46
Jazyk
CZ
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.
Anotace v angličtině
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.
Random number generator, dark counts, avalanche photodiode, Geiger mode, Peres algorithm, polarization beamsplitter
Zásady pro vypracování
Studium odborné literatury, příprava programového vybavení, sestavení experimentálního uspořádání, měření generace náhodných čísel, zpracování získaných výsledků.
Zásady pro vypracování
Studium odborné literatury, příprava programového vybavení, sestavení experimentálního uspořádání, měření generace náhodných čísel, zpracování získaných výsledků.
Seznam doporučené literatury
1. Dokumentace NIST Statistical Test Suite
2. G. H. Rieke, Detection of light, Cambridge 2003
3. S. K. Tawfeeq, "A Random Number Generator Based on Single-Photon Avalanche Photodiode Dark Counts", Journal of Lightweave technology, Vol. 27, NO. 24, December 15, 2009
4. Fang-Xiang Wang, Chao Wang, Wei Chen, Shuang Wang, Fu-Sheng Lv, De-Yong He, Zhen-Qiang Yin,Hong-Wei Li, Guang-Can Guo, and Zheng-Fu Han, "Robust Quantum Random Number Generator Based on Avalanche Photodiodes", Journal of Lightweave technology, Vol. 33, NO. 15, August 2015
Seznam doporučené literatury
1. Dokumentace NIST Statistical Test Suite
2. G. H. Rieke, Detection of light, Cambridge 2003
3. S. K. Tawfeeq, "A Random Number Generator Based on Single-Photon Avalanche Photodiode Dark Counts", Journal of Lightweave technology, Vol. 27, NO. 24, December 15, 2009
4. Fang-Xiang Wang, Chao Wang, Wei Chen, Shuang Wang, Fu-Sheng Lv, De-Yong He, Zhen-Qiang Yin,Hong-Wei Li, Guang-Can Guo, and Zheng-Fu Han, "Robust Quantum Random Number Generator Based on Avalanche Photodiodes", Journal of Lightweave technology, Vol. 33, NO. 15, August 2015
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
-
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
1. Prezentace hlavních výsledků BP.
2. Posudek vedoucího BP.
3. Posudek oponenta BP.
4. Reakce na dotazy vedoucího a oponenta BP.
5. Diskuze: Lavinové diody trpí jevem opakování pulzů. Bylo toto pozorováno?
Jak vypočtete číslo pí metodou Monte-Carlo?