GENERATOR N AHODN YCH Cˇ´ISELfyzika.upol.cz/cs/system/files/BEM3_RNG.pdfGENERATOR N´ AHODN´ YCH´ Cˇ´ISEL Jan Soubusta, Anton´ın Cernoch, Ondˇ ˇrej Haderka, Pavel Pavl ´ıcekˇ

GENERATOR NAHODNYCH CISEL

Jan Soubusta, Antonın Cernoch, Ondrej Haderka, Pavel Pavlıcek

Spolecna laborator optiky UP a FZU AV CRRegionalnı centrum pokrocilych technologiı a materialu

CZ.1.07/2.2.00/07.0018

JS,AC,OH,PP (SLO/RCPTM) RNG 1 / 20

Obsah

1 Uvod

2 Technicke resenıOpticka castRıdıcı elektronika

3 Falesne detekcnı udalosti

4 Provoz generatoru nahodnychcısel

5 Testy dat


Uvod

Obsah

1 Uvod



4 Provoz generatoru nahodnych cısel

5 Testy dat


Uvod

Fyzikalne teoreticke resenı

Generatory nahodnych cısel

Prakticke system teoreticky deterministicky, ale neznamevsechny vstupnı parametry (ruleta), generatoryzalozene na sledovanı sumu (napr. elektricky sum naZenerove diode)

Fundamentalnı nahodnost prımo fyzikalnıho jevu, ktery je jakonahodny popsan i fyzikalnımi zakony

Kvantova fyzika je pravdepodobnostnı – fundamentalnı vlastnostmikrosveta, kterou nelze nijak obejıt!


Uvod

Delenı svetla na vyvazenem delici svazku

Klasicka optika

intenzitnı rozdelenı jednoho svazku svetla na dva svazky,napr. polopropustne zrcadlo, vlaknovy delic

Snizovanı intenzity svetla→ kvantovy charakternedelitelna energie – kvantum elektromagnetickeho zarenı→

FOTON

Kvantova optika

foton se nemuze energeticky rozpulit, muze proste jen ”zvolit” jednu zedvou moznych cest,tento vyber je nahodny jev v nejryzejsım smyslu


Technicke resenı

Obsah

1 Uvod




5 Testy dat


Technicke resenı

Popis generatoru

Generator ma tri castiOpticka castRıdıcı elektronikaZdroj napetı

Rozmery: 33×33×14 cm3

Vstupnı napetı: 230 V ACPrıpojka na PC: paralelnı port


Technicke resenı Opticka cast

Opticka cast

>> >>

opticka cast slozena pouze z vlaknovych komponentlaserova dioda navazana prımo do vlaknapulzy zeslabeny dvema atenuatory (hruby, jemny)pravdepodobnost detekce jednotliveho optickeho pulzuna kazdem detektoru je nastavena na cca 40 %


Technicke resenı Rıdıcı elektronika

Schema elektrickeho zapojenı


Technicke resenı Rıdıcı elektronika

Casovanı

dva cykly delky 200 nsdetekce fotonu v prvnımcyklu, v druhem nedo ADSP odeslanasekvence bitu ’10’

0 vynulovanı klopnych obvodu D, generuje se laserovy pulz3 TTL pulz z detektoru (pokud zaznamenal foton) dorazı k D7 stavy obou detektoru do pameti ADSP pres seriove porty


Falesne detekcnı udalosti

Obsah

1 Uvod




5 Testy dat



Falesne detekcnı udalosti – sum

Vnejsı sum potlacen dıky vlaknovym komponentam a uzavrenımzarızenı v boxu

Temne pulzy termalnı excitace nosicu v detektoru, minimalizovanytermoelelektrickym chlazenım lavinove fotodiody na−25 ◦C, presto cca 150/s, pomer temnych a signalnıchpulzu ≈ 1× 10−4

Mrtva doba po detekci ”hasenı” laviny, detektor nedetekujeAfter-pulzy falesna lavina kratce po predchozı detekci→

zanedbatelne dıky dlouhe mrtve dobe 150 ns



Vyvazenı pravdepodobnosti detekce

Detektor 0 po ’0’ po ’1’ nepodmınenapo startu 49.50% 43.04% 46.50%po 15 min 42.64% 41.81% 42.27%Detektor 1po startu 46.86% 46.77% 46.82%po 15 min 48.09% 48.05% 48.06%

detekcnı pravd. detektoru 0 zavisla na vysledku v predeslem cyklu– po detekci ucinnost nizsı o 6.5%vyvazenı po ustalenı teplotnı rovnovahy v generatoru (15-20minut)postup: temperace generatoru, testy dat na vyvazenost, pokud vporadku⇒ zaznam dat


Provoz generatoru nahodnych cısel

Obsah

1 Uvod




5 Testy dat



Provoznı mody generatoru

0 zaznam klopnych obvodu D v kazdem cyklu, odeslany do PC vbloku (13 kByte), overenı bezchybne funkce generatoru

1 do PC posılany soucty bitu stavu ’1’ v 13 kB blocıch pro kazdydetektor, nastavenı detekcnı pravdepodobnosti na obou detektorech

2 do PC se prenası 8 kB bloky hrubych dat

Stavy detektoru D1 a D0 ’00’ ’01’ ’10’ ’11’Vygenerovany hruby Bit ” ’0’ ’1’ ”

3 do PC se posılajı 2 kB bloky vyvazenych dat, von Neumannovaprocedura→ ucinna, efektivita pouze 25%

par Bitu hrubych dat ’00’ ’01’ ’10’ ’11’vygenerovany vyvazeny Bit ” ’0’ ’1’ ”



Vyvazenost generovanych dat

Hruba data Vyvazena data

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

..

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

..

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

..

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

..

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

..

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.



Casy a rychlost generace v jednotlivych modech.

Mod zaznam zpracovanı prenos blok cas rychlost# ms ms ms kByte ms kByte/s0 21 1 69 26 70 3731 21 24 1 - 45 -2 25 45 21 8 70 1143 25 47 5 2 72 28


Testy dat

Obsah

1 Uvod




5 Testy dat


Testy dat

Testy generovanych dat

testy nahodnych dat overujı nektere statisticke vlastnostiporovnanı s teoriı→ data testem prosla × neproslacım vıce ruznymi testy data projdou, tım je mozne datum vıce verit15 statistickych testu navrzenych G. Marsagliem nahttp://stat.fsu.edu/∼geo/diehard.html

Vysledky naseho generatoru

Hruba data prosla 7 z 15 testuVyvazena data prosla vsemy 15 testy


Testy dat

Kostrukce generatoru nahodnych cısel


Documents

GENERATOR N AHODN YCH Cˇ´ISELfyzika.upol.cz/cs/system/files/BEM3_RNG.pdfGENERATOR N´ AHODN´ YCH´ Cˇ´ISEL Jan Soubusta, Anton´ın Cernoch, Ondˇ ˇrej Haderka, Pavel Pavl ´ıcekˇ