Считается, что квантовые генераторы случайных чисел могут существенно увеличить безопасность криптографических протоколов. Они используют энтропию квантового шума, так что поток информации невозможно предсказать.
К сожалению, стоимость, размер и требования к энергопотреблению препятствуют повсеместному использованию квантовых ГСЧ. В то же время, цифровые фотокамеры мобильных телефонов всё лучше снимают в условиях плохой освещённости. Сенсоры становятся более чувствительными и регистрируют излучение вплоть до отдельных фотонов. Эти сенсоры и раньше использовали как источник энтропии, но они не обеспечивали достаточно большой цифровой поток и не учитывали квантовую неопределённость.
Группа прикладной физики из Женевского университета под руководством Бруно Сангинетти (Bruno Sanguinetti) разработала устройство квантового ГСЧ, который снимает данные с ПЗС- или КМОП-сенсора. Практически все источники света эмитируют фотоны со случайными интервалами: это называется квантовым шумом. Количество фотонов за единицу времени определяется распределением Пуассона. Новый ГСЧ учитывает это при генерации цифрового потока.
Для проверки концепции учёные использовали две камеры: одну высокого качества, а другую —на смартфоне. Рабочие параметры и результаты эксперимента показаны в таблице.
Обработав 48 полноразмерных кадров с матрицы, учёные получили поток 5 Гбит/с. Если пропустить их через экстрактор для повышения энтропии и лучшей рандомизации, то квантовый ГСЧ выдаёт 1,25 Гбита/с цифровой информации. Каждый пиксел камеры обеспечивает 3 случайных бита, так что обычные смартфоны могут выдавать поток случайных чисел от 300 Мбит/с до 3 Гбит/с.
Научную работу под названием «Квантовая генерация случайных чисел на мобильном телефоне» пока не приняли научные журналы, она опубликована в открытом доступе.
