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来自大气湍流的随机比特,真实且无偏。

Random bits, true and unbiased, from atmospheric turbulence.

作者信息

Marangon Davide G, Vallone Giuseppe, Villoresi Paolo

机构信息

Department of Information Engineering, University of Padova, via Gradenigo 6/B, Padova, Italy.

出版信息

Sci Rep. 2014 Jun 30;4:5490. doi: 10.1038/srep05490.

DOI:10.1038/srep05490
PMID:24976499
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5381538/
Abstract

Random numbers represent a fundamental ingredient for secure communications and numerical simulation as well as to games and in general to Information Science. Physical processes with intrinsic unpredictability may be exploited to generate genuine random numbers. The optical propagation in strong atmospheric turbulence is here taken to this purpose, by observing a laser beam after a 143 km free-space path. In addition, we developed an algorithm to extract the randomness of the beam images at the receiver without post-processing. The numbers passed very selective randomness tests for qualification as genuine random numbers. The extracting algorithm can be easily generalized to random images generated by different physical processes.

摘要

随机数是安全通信、数值模拟、游戏以及一般信息科学的基本要素。具有内在不可预测性的物理过程可用于生成真正的随机数。为此,我们利用强大气湍流中的光传播,通过观察一束激光在143公里自由空间路径后的情况来实现。此外,我们开发了一种算法,无需后处理即可提取接收器处光束图像的随机性。这些数字通过了非常严格的随机性测试,符合真正随机数的标准。该提取算法可以很容易地推广到由不同物理过程生成的随机图像。

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