CN103930866A - 用于生成真随机数的方法和装置以及游戏系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于借助于量子光学过程来生成真随机数的装置，该装置包括：一个光源，用于在一个光束内生成至少一个单光子；以及至少两个检测器，各自用于检测该束内的多个单光子而由此提供多个检测器信号；以及控制装置；其中用于检测多个单光子的这些检测器各自包括至少一个量子点；并且其中这些检测器被定位在该束中的多个单光子的检测概率的大体上等效空间位置处；并且其中该控制装置被提供并且被适配成用于控制一系列单光子的生成并且记录用于生成这些真随机数值的这些检测器信号。

Description

用于生成真随机数的方法和装置以及游戏系统
发明领域
本发明总体上涉及随机数生成的领域，并且更具体地说涉及一种用于基于量子光学过程来生成真随机数的方法和装置。更加具体地说，本发明涉及使用用于游戏系统的量子力学来生成多个真随机数。
发明背景
随机数在许多应用中是极其重要的。例如，在密码学中，需要对应地将它们用于密码密钥的生成或密码协议中的某些变量的初始化。它们还应用于各种其他领域中，如数值仿真和统计。
在游戏行业中，当前的游戏机利用伪随机数生成器来确定下注和奖赏结果。伪随机数生成器利用了生成一个“看起来”随机数的序列的一个确定性数学算法。然而，如术语“伪”所暗示，由伪随机数生成器生成的数字的序列根本不是随机的。伪随机数使用一个算术算法来生成，该算法具有可以通过大多数随机性的统计测试的一个数字输出。这些算法采用被称为一个种子的一个初始化参数作为输入并且迭代地产生多个数字。然而，它是完全确定性的并且最终发生重复。给定确定序列的变量，这些数字就是(经受或多或少的努力)可预测的，这导致一个基于赌注的游戏的下注结果同样为可预测的，这还可能导致该系统易受犯罪攻击的攻击。
彩票和游戏行业规定要求用于玩机会游戏的多个随机数通过某些最小统计随机性测试以确保公平性和对随机数的未授权篡改。规定还要求对所使用的多个随机数的审核；一个游戏场必须能够验证生成一个较大头奖的随机数的序列来源于属于游戏场或彩票操作者的一个授权的随机数生成器。
真随机数生成器为利用一个物理过程来产生多个真随机数的装置。许多物理过程可以被用作用于生成多个真随机数的一个随机性来源。
从一个基本层次上来说，随机性被嵌入在量子物理学内。因此，将通过量子物理学描述的一个过程用作用于多个真随机数的生成的一个随机性来源是有意义的。
美国专利号6,249,009披露了一种真随机数生成器，该真随机数生成器利用了具有一个激光器、中性密度过滤器、以及检测多个光子的一个单一光电倍增管的量子力学。一个真随机数生成器的其他实施例可以具有一个激光器、中性密度过滤器、分束器、以及各自检测来自分束器的一个单光子的两个光电倍增管。
所需的是作为真随机数的生成的基础的一个改进的量子光学过程的使用。此外，所需的是基于一个量子光学过程的一个简单和实用的真随机数生成器。
目的和发明概述
本发明的一个目的为提供一种在第一段中提到的类型的装置和方法，该装置和方法排除了上文所描述的缺点。
为了实现上文所描述的目的，根据本发明的特性特征配备有根据本发明的一个装置，因此根据本发明的一个装置可以如下被表征：
一个用于借助于一个量子光学过程来生成多个真随机数的装置，该装置包括：用于在一个光束内生成至少一个单光子的一个光源；以及各自用于检测该束内的多个单光子而由此提供多个检测器信号的至少两个检测器；以及控制装置；其中用于检测多个单光子的检测器各自包括至少一个量子点；并且其中这些检测器被定位在该束中的多个单光子的检测概率大体上等效的空间位置处；并且其中该控制装置被提供并且被适配成用于控制一系列单光子的生成并且记录用于生成这些真随机数的检测器信号。
根据本发明的特性特征的提供产生了以下优点：具体地说，通过避免雪崩过程及其相关联的多个问题，随机数的生成不易受到暗计数噪声的影响，特别是在较高频率处进行操作时。此外，由于检测器是基于一个晶体管的，因此高速电子电路的构建模块可以具有一个快速时间响应。另一个优点为量子点检测器能够在较低工作电压处(举例来说，小于5伏特)进行操作并且更加稳固。它还适合于制造成一个检测器多通道阵列。
与基于专注于盖革(Geiger)模式雪崩光检测器的固态单光子检测器的随机数生成器相比，根据本发明的系统避免了在雪崩过程中的多个固有缺点，这些缺点阻碍可靠且快速的量子随机数生成器的实现。这些固有物理限制中的一些为：材料限制：可以提供多个较长波长检测器的几乎所有化合物半导体都具有一个低电离比，并且随后具有不良性能。高隧道和生成速率：高电场产生了一个高隧道速率(即使在宽的带隙材料中)，并且隧道电流变成现代雪崩光子检测器中的暗计数的主要来源。此外，完全耗尽的雪崩区域产生最大肖克利－瑞德－霍尔(Shockley-Read-Hall)生成噪声。不良的均匀性：在掺杂或层厚度中的一部分百分比变化会引起在增益、暗电流、击穿电压、以及频率响应中的显著改变。温度和偏压变化将会阻止一个均匀的大面积2D阵列的实现。高光子发射：所需用于雪崩过程的能量(热)载体还可以产生多个光子。实际上，已知基于雪崩的检测器可以产生比入射束明亮三到四个数量级的“光子闪光”。所产生的光子会严重干扰在一个单元件单光子检测器中的系统的其他组件，并且在一个阵列式单光子检测器中产生一个显著串扰。
为了实现上文所界定的目的，根据本发明的特性特征配备有根据本发明的一种方法，因此根据本发明的一种方法可以被表征如下：
一种用于生成随机数的方法，包括以下方法步骤：提供一个具有至少两个检测器的阵列并且通过包括一个单光子的一个光束来照亮该阵列；以及使用该阵列的至少两个检测器来检测单光子，每一个检测器具有一个量子点并且与多个值相关联；以及基于与检测单光子的检测器相关联的值生成随机数。
本发明的这些和其他方面从下文所描述的实施例中显而易见并且将参考其进行阐明。
附图简述
在下文中，参考附图中的这些实施例，本发明将通过非限制性实例的方式被更加详细地描述。
图1示出了一个游戏机。
图2示出了根据本发明的实施例的另一实例的用于一个游戏机装置的一个真随机数生成装置中的组件的一个框图。
图3为根据本发明的实施例的又一实例的一个装置的一个电路框图。
图4示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于通过一个量子光学过程来生成多个真随机数的一个装置。
图5示出了根据本发明的一个单光子检测器的一个层状结构。
实施方式
图1示出了具有一个终端窗口10以示出一个卷盘游戏的一个显示器14a的游戏机50。游戏机50能够具有不同的玩游戏模式。最初游戏机50以标准玩游戏模式进行操作，直到一个随机事件的发生，并且随后游戏机50可以以一个特征玩游戏模式进行操作。在标准玩游戏模式中，一个符号矩阵被显示在包括沿列定向的五个卷盘和三个水平行的一个格式中。在一个实施例中，这些卷盘是进行自旋的多个物理卷盘，而在另一个实施例中，这些卷盘是多个物理卷盘的图像。
根据本发明的一个方面，显示器14a被配置成用于显示一个符号矩阵26，这些符号模仿在标准玩游戏模式中的多个机械投币机卷盘。因此，符号矩阵的每一列模仿一个单一机械投币机卷盘。终端窗口10相对于地面成角度以面向一个用户。
在本发明的另一个实施例中，显示器14a包括多个机械投币机卷盘。可以了解，在此预期具有数字和机械组件两者的多个混合安排。显示器14b为透射式的以促进任何不同的符号的突出显示，并且为支付线以促进玩游戏。
符号矩阵26具有三个行和五个列。然而，根据不同的游戏格式，符号矩阵26可以包括任何数目的行和列。如图所示，符号矩阵26包括多个符号24a、24b、24c和24d，以及三个分散符号24e、24f和24g。
游戏机50包括用于操作游戏机所必需的硬件和外围装置。本实施例中的多个外围装置包括：一个打印机51、一个芯片托盘52、一个游戏票接受器53、一个安全币箱54、读卡器装置62、以及多个扬声器60。
游戏机50包括一个主板55，该主板包括一个中央处理器56、用于存储多个处理器指令的电子存储器57、以及用于存储软件的一个硬盘驱动器58。存储器57和硬盘驱动器被适配成用于与中央处理器56通信。
游戏票接受器53被适配成用于接收代币并且将代币传递到安全币箱54。读卡器62读取包括智慧卡、智能卡、借记卡及类似者的多个代币卡。读卡器62和游戏票接受器53将多个财务交易传达给处理器56。终端窗口10和扬声器60两者将多个指令和结果传达给一个玩家(用户)。
读卡器62被定位成靠近终端窗口10以便于使用以使一个用户能在他坐着或站立时使用读卡器62。
终端窗口10优选地为具有四个基本组件的一个触摸屏监视器，这些组件包括一个触摸传感器、一个监视器(显示器)、一个控制器和一个软件驱动器。举例来说，触摸传感器基于电容、电阻、表面声波(SAW)/接地声波(GAW)或类似技术。举例来说，监视器基于阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子体或具有一个显示屏幕的类似技术，其中传感器可以被安装在该显示屏幕上。控制器接收来自触摸传感器的多个输入并且响应于中央处理器56来执行多个功能。软件驱动器使得控制器和中央处理器56进行通信并且使得控制器认识出通过触摸传感器检测的输入。
中央处理器56和主板55优选地为一个通用计算机的一部分，该通用计算机具有到触摸屏监视器的视频接口的视频输入/输出(I/O)的一个视频显示单元、具有到一个音频扬声器60a的音频I/O的至少一个音频输出单元、一个计算机操作系统(例如，WindowsTM、LinuxTM、UnixTM或类似者)、用于所有I/O外围配置的多个软件驱动器、以及用于多个外围配置的连接的多个串联/并联端口和/或USB，这些外围配置如一个打印机、智慧卡读卡器装置、以及(当必要时)多个数据I/O接口和数据I/O转换器/分离器。
一个计算机软件程序被存储在硬盘驱动器58、或其他相当的存储器存储单元中。该程序可以将所有游戏组件的显示组织在触摸屏监视器上的一个图形用户界面(GUI)中。该程序可以滤除用于操作的相关数据、有时考虑一个前述事件、当前状态或一个预测事件来解释数据的含义(在数据转换之后，如果必要)、并且对解释的结果进行作用。数据可以来自连接到该程序上的所有装置/设备的多个I/O接口。以确定一个玩家所触摸的一个点在触摸屏监视器中的一者上的一个图形组件的空间中的位置为例。对应于触摸点中的每一者的一个共同纵坐标可以通过触摸屏的控制器被转换成一个二进制数据的字符串。数据可以随后通过从控制器到中央处理器的多个串联连接被传送。中央处理器可以提取数据、读取共同纵坐标并且表现出与触摸点相关联的操作。
图2为根据本发明的一个实施例的一个游戏机和用于其中的一个真随机数生成装置的组件的框图。核心芯片组202可以控制装置的组件之间的通信。核心芯片组202可以具有一个存储器控制器中心(MCH)或北桥204以及一个输入/输出(I/O)控制器中心(ICH)或南桥206。核心芯片组202可以利用一个加速器图形端口(AGP)端口来结合ICH的所有特征并且直接连接到处理器上。一个核心芯片组202以及北桥204和南桥206的功能是本领域中已知的并且将不在此详细论述。尽管这些图式图示了耦合到核心芯片组202上的多个特定的组件，但它们只是用于本发明的一个实施例的示例性组件且并不意图为限制性的，因为可以使用其他组件。
在图4中更加详细示出的根据本发明的一个真随机数生成器400通过在南桥206处的核心芯片组202耦合到处理器210上。真随机数生成器400每秒可以生成(举例来说)600千位的真随机数。一个随机存取存储器(RAM)212可以通过在北桥204处的核心芯片组202耦合到处理器210上，以便存储和处理由真随机数生成器400生成的真随机数。真随机真数字可以被存储在RAM212中并且由处理器210来处理。处理真随机数可能需要验证随机数生成器400的硬件完整性、去除偏值、测试随机性、批准、数字签名、数字验证、加密、解密、和/或审核随机数，如将在下文详细论述。一旦被处理，随机数就可以被存储在RAM212中。
装置200还可以具有通过在南桥206处的核心芯片组202耦合到处理器210上的一个随机数存储装置214。随机数存储装置214，而非RAM212，可以用于存储真随机数。随机数存储装置214可以为用于一个通用计算机中的一个大容量存储装置，如一个硬盘驱动器或快闪驱动器，该通用计算机典型地使代码和数据能够从大容量存储装置中被读取并且被写入到大容量存储装置中。然而，在一个游戏机环境中，存储在一个大容量存储装置上的游戏代码的修改被严格地控制并且将仅在具有所需的电子和物理使能器的特定维护类型的情况下被允许。尽管此安全防护水平可以通过软件来提供，但包括多个大容量存储装置的多个游戏计算机优选地包括在电路级别进行操作以监视对修改大容量存储装置上的数据的尝试的硬件级别大容量存储数据保护电路，并且如果在不存在适当的电子和物理使能器的情况下尝试一个数据修改，那么将生成软件和硬件错误触发。
一个图形或视频卡等的一个视频控制器或显示适配器216可以通过在北桥204处的核心芯片组202被耦合到一个显示器220和处理器210上。显示适配器216可以使来自处理器210的多个消息被显示在显示器220上。在一个实施例中，显示适配器216可以被集成在北桥204内。显示器220可以为任何类型的显示器，例如，一个液晶显示器(LCD)、荧光显示器、阴极射线管(CRT)显示屏及类似者。这使该装置显示来源于装置自身的硬件和/或软件的内部错误或成功。例如，如果真随机数生成器400出故障，那么将故障通知给用户的一个错误信息将被显示。另外，如果一个操作是成功的，如针对一个所宣称的头奖验证一个随机数序列，那么一个“验证成功”消息可以被显示在显示器220上。随机数被生成和/或传输的日期和时间等其他信息、真随机数被传输到的远程游戏装置的独特标识、以及任何其他信息也可以被显示。
现在将知道，装置200不必具有一个显示器220和/或显示适配器216。确切地说，在另一个实施例中，装置200可以将多个消息显示在一个远程游戏服务器上，如远程游戏服务器显示器。消息可以通过I/O接口222被传输。在远程游戏服务器中的一个控制台应用可以通过I/O接口222与处理器210通信并且监视从处理器210发送到远程游戏服务器的多个消息。
如上文所论述，一个I/O接口222可以被用于与远程游戏服务器进行通信。I/O接口222还可以通过在南桥206处的核心芯片组202被耦合到处理器210上以便接收请求并且将数据传输到一个远程游戏装置。I/O接口222可以为任何类型的接口，如一个无线收发器、通用串行总线(USB)、外围组件互连标准外围组件互连(PCI)、网卡、数据总线、或使真随机数生成装置200与远程游戏服务器通信的任何其他类型的接口。远程游戏服务器可以为(但不限于)，一个个人计算机、投币机、远程游戏装置、便携式游戏装置，如(但不限于)一个手机、一个个人数字助理、以及一个无线游戏机，或任何其他游戏机。I/O接口222还可以连接其他I/O装置上，如一个键盘、一组按钮、或一个鼠标，以便使一个玩家在一个游戏机上玩一个机会游戏。
该装置还可以具有一个电可擦除可编程只读存储器218(EEPROM)等的一个只读存储器(ROM)以便存储一个操作系统和至少一个软件程序以运行一个机会游戏和/或处理随机数。操作系统和软件典型地被存储在一个非易失性读/写大容量存储装置中；然而，一个EEPROM218的使用确保装置200的完整性。EEPROM218通过在装置的干扰被怀疑的情况下使一个用户容易地验证该装置的内容物是可信的来确保装置的完整性。例如，EEPROM218中的软件可以通过仅允许具有有效数字签名的授权软件过程来在随机数存储器214中读取、写入、修改、并且删除数据，来确保在随机数存储器214中的数据的完整性。如果在EEPROM218中的软件的干扰被怀疑，那么用户可以简单地将EEPROM218从装置200中去除并且验证内容物。因此，因为装置200被固定在一个外壳中，如下文进一步论述，那么只要(例如)防干扰胶带被损害，干扰就可以是可见的。
一旦一个只读基本输入输出系统224(BIOS)被通电，它就可以被用于对该装置中的所有硬件/软件执行一个自测试。如果一个组件自测试失败，那么一个消息可以被显示在显示器220上以将故障通知给用户。
现在将知道，操作系统和/或软件程序可以被存储在任何其他组件上。例如，当装置200被通电时，在执行任何软件之前，EEPROM218可以包含验证包括操作系统的软件程序的数字签名的软件，该软件随后可以被存储在一个大容量存储装置中。在另一个实施例中，BIOS224可以被用于存储操作系统和多个软件程序。
一个电压电流调节器可以通过核心芯片组202被耦合到真随机数生成器400和处理器210上以维持并且监视被供应给真随机数生成器400的功率。这确保真随机数生成器400的完整性。
根据一个示例性实施例，I/O装置为一组按钮。
作为另一实施例或另外，I/O装置为一个触摸屏显示器。
作为另一实施例或另外，I/O装置为一个机械轮。
根据一个示例性实施例，非易失性存储器为一个EEPROM。
根据一个示例性实施例，I/O接口为一个无线收发器、一个网卡、一个通用串行总线(USB)、一个外围组件互连(PCI)总线、或其组合构成的组中的一者。
根据一个示例性实施例，一个基本输入输出系统(BIOS)被提供并且耦合到处理器上以执行装置的一个自测试。
根据一个示例性实施例，至少一个门、锁、传感器、证据胶带(evidencetape)、及其组合被提供以固定装置。
根据一个示例性实施例，存储器为一个随机存取存储器(RAM)。
根据一个示例性实施例，一个只读存储器(ROM)被耦合到处理器上以存储至少一个软件程序。
根据一个示例性实施例，只读存储器为一个可编程只读存储器(PROM)。
根据一个示例性实施例，只读存储器为一个电子可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。
根据一个示例性实施例，存储器为一个非易失性存储器以存储一个操作系统和至少一个软件程序。
图3示出了根据本发明的另一示例性实施例的用于一个游戏机的一个计算机84的一个系统简图。计算机84包括一个主板86、作为一个计算机可读媒体的程序存储器88、以有效通信相连接的一个主要处理器90和RAM92。计算机84具有一个输入输出I/O控制器94。I/O控制器94与一个用户界面控制面板96、显示接口驱动器电路98、一个显示单元100、一个游戏币接受器102、一个游戏票接受器104、一个读卡器106、一个游戏票读取器/打印机108，以及一个声音电路110。声音电路110与扬声器112进行有效通信。
在图4中更加详细示出的根据本发明的一个真随机数生成器400以可操作方式被耦合到主要处理器90和RAM92上。
游戏币接受器102和游戏票接受器104接受代币并且将所接受的数额传达给I/O控制器94。读卡器106读取智能卡、借记卡、礼品卡或具有代币价值的电子标记。
游戏票读取器108打印多个游戏票以及显示一个玩家的中奖或其他财务结果的多个收条。游戏票读取器108还接收具有代币价值的标记的多个游戏票，如一个条形码，该代币价值通过游戏票读取器108来读取。
声音电路110被配置成用于将一个基于声学的接口提供给用户。通过一个用户进行的每一移动或操作都可以引起一个特定的声音、或由计算机84所生成的指令。扬声器112将声音传达给用户。
图4示出了一个用于借助于一个量子光学过程来生成多个真随机数的装置400，该装置400包括：用于在一个光束内生成至少一个单光子的一个光源405；以及各自用于检测在该束内的单光子450而由此提供多个检测器信号的至少两个检测器410、415；以及控制装置420，其中用于检测多个单光子的检测器410、415各自包括至少一个量子点430、435；并且其中检测器被定位在该束中的单光子的检测概率470大体上等效但空间不同的位置处；并且其中控制装置420被提供并且被适配成用于控制一系列单光子的生成并且记录用于生成真随机数460的检测器信号。
该设备由一个光子的光源组成，该光源产生一个光子束。该束照亮了具有至少两个单光子检测器的一个阵列。一个值与此阵列的每一个检测器相关联。在一个给定检测器中对一个光子的检测将产生一个随机数，该随机数的值将是与检测器相关联的值。
如果检测器阵列由两个单光子检测器组成，那么该设备将产生多个随机二进制数。一个检测器将与一个“0”值相关联而另一个检测器与一个“1”值相关联。
以此方式产生的真随机数的随机性源于光子的波粒二象性。在该束中一个光子的位置通过一个波函数来描述。此函数可以被用于计算该束中的一个光子的空间检测概率。如果若干单光子检测器被放置在垂直于该束的一个平面上，那么其对应的光子检测概率将与在其位置处波函数所采用的值相关。
在此方面，术语“光子”意指与其在频谱中的位置无关的一个单位电磁能量，例如，可见或不可见辐射。
根据本发明的一个示例性实施例的一种方法可以包括以下步骤。在一个第一步骤中，一个检测器的阵列被包括单光子的一个光束照亮。在一个第二步骤中，使用该阵列的至少两个检测器来检测出或未检测出单光子，每一个检测器具有一个量子点。在一个第三步骤中，检测与多个值相关联。在一个第四步骤中，所检测的值生成等于与检测器相关联的值的多个随机数值。在第五步骤中，重复上述三个步骤以产生真随机数的序列。在一个第六步骤中，使用控制电路装置，与检测相关联的多个随机数以一种适合于与一个计算机或另一装置通过介面连接的格式被记录。该装置可以包括一个缓冲器。
在一个任选的第七步骤中，如此生成的序列被处理以便去除一个可能的偏值、以便产生在一个不同的维度中的多个数字、或以便调适概率分布。在一个任选的第八步骤中，如此生成的随机数的序列以一种安全的方式被排序以作为种子或作为密码密钥而用于向接收者的随机分布。
与每一个检测器相关联的值可以使用描述一个光子在束中的位置的一个波函数来确定。随后，计算在该束中的一个光子的空间检测概率。如果若干单光子检测器被放置在垂直于该束的一个平面上，那么其对应的光子检测概率与在其位置处从波函数所获得的一个值相关。
随后，序列可以任选地以一种方法被处理(例如)以便去除一个可能的偏值、以便产生在一个不同维度中的多个数字、或以便调适概率分布36，该方法(例如)如通过J·冯·纽曼(J.von Neumann)的“用于与随机数字相连接的各种技术(Various techniques used in connection with randomdigits)”，应用数学系列，12，36-38，美国国家标准局(1951)所描述，该文章的内容通过引用结合在此。
在本发明的另一个实施例中，例如，在检测器430中单光子的检测将产生一个具有二进制值“0”的真随机数，而在检测器435中一个光子的检测将产生一个具有二进制值“1”的真随机数。
参考图4，在一个束中光子的检测概率470的空间分布的一个片段、以及单光子检测器的位置被示出。根据所使用的光源的类型，此空间分布函数的形状可以为高斯分布。其他形状也是适合的。如果检测器410、415适合地位于该束中，那么可以看到，对于每一个检测器，一个光子的检测概率可以是相同的。一个适合的位置为(例如)靠近该束的中心。以此方式产生的真随机数的随机性源于在该束中光子检测概率的横向空间分布。
通过重复这些步骤，一个装置可以产生多个真随机数序列。其他步骤处理该序列以便(例如)去除一个可能的偏值、结合多个真随机数以产生在一个不同维度中的多个数字、或调适概率分布，如通过J·冯·纽曼(J.vonNeumann)的“用于与随机数字相连接的各种技术(Various techniques usedin connection with random digits)”所描述，如前文所述。
该设备能够生成“X-nary”随机数，其中X为用于阵列中的检测器的数目并且表示每一个随机数具有的维度的数目。在此情况下，X-nary随机数表示在一个X维系统中的X级位。例如，在一个二进制系统中的符号可以仅具有两个含义：传统地被称作“接通”或“断开”。因此，一个二进制系统为一个X-nary系统，其中X＝2。例如，当检测器阵列由两个单光子检测器构成时，所产生的真随机数为多个二进制数。此检测器阵列还可以包括两个以上的单光子检测器。在一个实施例中，四个检测器可以与从0到3的值相关联并且产生多个4维真随机数。
在另一实例中，在十进制系统中，每一个数字可以具有多达十个含义，即，数字0到9。为简单起见，我们将将此系统称为“十-nary”，一个其中X＝10的X-nary系统。
另一可能性还为将阵列的四个检测器分组成两个具有两个检测器的对，每一个对产生一个二进制数。
检测器阵列可以被放置成垂直于该束。检测器阵列的平面还可以与束传播方向形成不同于90度的一个角度α。
检测器阵列可以被将光引导至多个单光子检测器的波导(如多个光纤(光纤))替代。
根据一个实施例，本发明提供了如图5中所示的一个光子检测器。因此示出的为单光子检测器的一个半导体层结构。一个吸收势垒层503在一个p+衬底505的一个上部表面上被形成。一个量子点层507随后在一个吸收层的一个上部表面上被形成。一个第一势垒层509在点层507的一个上部表面上被形成。一个能够支撑一种二维电子气的层511在势垒层509的一个上部表面上被形成，一个上部势垒层513随后在该2DEG层511上被形成。上部势垒层为一个调制掺杂势垒层，该层包括覆盖2DEG势垒层511而形成的一个未掺杂势垒层515以及覆盖未掺杂势垒层515而形成的一个掺杂势垒层517。一个覆盖层519覆盖该结构。在覆盖层的顶部上形成了一个前栅521。此门需要能够传递某些波长的辐射。典型地，该栅极由一个具有一个约8nm的厚度的镍铬薄层制成。该门还可以由一个掺杂半导体层提供。一个背栅接触523随后在p+缓冲器/衬底层505上被形成。p+背栅505和前栅521充当一个用于施加一个电场的装置。以常规的方式进行与2DEG511的一个源极欧姆接触525和一个漏极欧姆接触527。背栅505和前栅521可以相对于与2DEG的一个欧姆接触527被偏置。
检测器被配置成用于检测一个单光子，该检测器包括通过一个第一势垒层分离的第一和第二有源层，以及用于检测在第一有源层的一个特性上的一个改变的检测装置，其中第一有源层为能够支撑一种二维运载气体的一个量子阱层并且第二有源层包括至少一个量子点，该装置进一步包括用于分离一个光激励电子-空穴对的装置。
优选地，用于分离一个电子-空穴对的装置将通过一个用于施加一个垂直于有源层的电场的装置来提供。然而，可以制造该装置，使得该装置的内部场实现光激励电子-空穴对的分离。
该装置能够检测一个单光子。这是因为该装置的光学照明导致在量子点的电荷占用上的一个改变并且这转而引起在第一有源层的一个传输或光学特性上的一个改变。
通过该装置对一个单光子的吸收导致在通过一个载体对一个量子点的占用上的一个改变并且这转而引起在第一有源层的一个传输或光学特性上的一个改变。入射在该装置上的一个单光子将对该装置内的一个电子-空穴对进行光激励。这些光激励载体中的一者被一个量子点捕获并且引起在第一有源层的一个特性上的一个改变。为简单起见，将假设光激励空穴在量子点内被捕获。然而，本领域的普通技术人员将了解，电子可以为在该点内被捕获的光激励载体。
本发明被配置成用于通过该装置的大小、第二有源层中的点的总数、该装置的层状结构或用该装置的实际检测机构来检测一个单光子的存在。
专利文献GB2352087描述了此单光子检测器，该单光子检测器是便宜的、紧凑的并且机械坚固的。检测器使用标准电压(约为或小于5V)来操作并且可以在低温或室温下操作。(特别是)为了关于单光子检测器的物理结构和功能的更加详细的信息，GB2352087的完整披露通过引用特此合并。
GB2352087中所描述的单光子检测器包括通过一个第一势垒层分离的第一和第二有源层。第一有源层为能够支撑一种二维运载气体的一个量子阱层并且第二有源层包括至少一个量子点。该装置能够检测一个单光子，因为该装置的光学照明导致在一个或多个量子点的电荷占用上的一个改变并且这转而引起在第一有源层的传输或光学特征上的一个改变。
用于施加电场的装置还可以包括定位在第一和第二有源层的相对侧面上一个p型终端和n型终端。换句话说，该结构被包夹在掺杂p型层与n型层之间。
该检测器优选地包括提供在将被照亮的装置的表面上的一个减反射涂层。
量子点的能量频谱取决于其大小、形状和局部环境。因此，不同的量子点具有不同的基态能量和不同的光跃迁能量。该装置可以包括不同大小的量子点，这些量子点需要不同频率的辐射来以共振方式激励一个电子-空穴对。
一种形成一个量子点层的适宜的方法为通过使用斯特朗斯基-柯拉斯达诺(Stranski-Krastanow)生长模式，其中一个第一层在具有与第一层不同的一个晶格常数的一个层上生长。第一层通过三维岛状生长行进，并且典型地具有小于50nm的横向尺寸的多个小量子点可以被产生。用于产生此装置的一个优选材料系统使用具有砷化镓(GaAs)或砷化(铝镓)((AlGa)As)障壁的砷化铟(InAs)、砷化铟镓(InGaAs)或砷化铟铝(InAlAs)量子点。
可以形成该装置，使得2DEG层在量子点层之前生长。然而，排序可以被颠倒，即，2DEG层覆盖点层而形成。可以使用其他晶格失配系统，如氮化铟镓(InGaN)或氮化铝镓(AlGaN)。
用于产生这些点的另一可能系统使用应变锗化硅(SiGe)异质结构。
该装置还可以适宜地由硅形成。此处，这些点将由一个非晶形硅层形成，该非晶形硅层在800°下的退火之后形成多个点。本领域的普通技术人员还将了解，锗也可以提供用于制造该装置的另一可能材料。
如果该装置进一步包括一个吸收层，那么单光子的检测也被增强。此吸收层可以为形成量子点的一个势垒层的一个相对较厚的层，例如，大于100nm。多个光子被吸收在吸收层内，从而在该吸收层内产生多个电子-空穴对。在吸收层内的一个施加电场、或内部电场将电子和空穴分离开来，这些电子和空穴通过场在相反的方向上被扫除。
载体的一个极性被扫入量子点层中。通常，吸收层将被提供在该装置的有源区域的外侧，即，吸收层将不被放入在第一或第二有源层之间。此装置通常还将包括一个半导体衬底。
本发明的光子检测器不限于仅具有一个单一点层的一个装置。两个或更多个点层可以被提供以捕获电荷以影响第一有源层的导电性。可替代地，一个检测器可以包括通过一个势垒分离的多个第一和第二层。此装置可以被认为是安排在彼此的顶部上的多个光子检测器。
还可以制造一个光子检测器阵列，该阵列包括多个像素，每一个像素包括如先前上文所描述的一个光子检测器。此光子检测器阵列可以配备有一个位线和字线的网格，其中每一个像素是可访问的，方法为向一个字线和/或一个位线施加一个适当的电压。
优选地，位线和字线被配置成用于向用于分离一个光子激励电子-空穴对的装置施加一个控制信号。
例如，如果多个量子点为砷化铟(InAs)(或砷化铝铟(AlInAs))并且第一有源层为砷化铟镓(InGaAs)(或砷化镓(GaAs))，那么隧道势垒层可以为具有一个在10nm和500nm之间的宽度的砷化铝(AlAs)或Al(x)Ga(1-x)As(或砷化镓(GaAs))。更优选地在10nm和200nm之间。
该装置的一个特别有用的实例通过一个In(y)Al(1-y)As/In(x)Ga(1-x)As系统来提供。此系统使得第一有源层由砷化铟镓(InGaAs)和一个势垒区域(包括邻近第一有源层而提供的一个砷化铟铝(InAlAs)层)制造。该势垒区域优选地为第一势垒层。在砷化铟镓(InGaAs)和砷化铟铝(InAlAs)之间的较大导带阶跃使得该装置在比此文件中先前提及的其他系统的温度高得多的温度下进行操作。
导带阶跃已经在500与550meV之间被测量，其中x＝0.53并且y＝0.52。该系统还具有优点，这些优点在于它产生一个较低的肖特基(Schottky)势垒高度和一个较高的迁移率。
如先前所说明，该装置优选地包括一个吸收层。此吸收层被典型地提供为势垒层中的一者并且被优选地提供在该装置的有源区域的外侧，即，它将不被放置在第一或第二有源层之间。在一个特别优选的配置中，吸收层被提供在第二有源层的与第一有源层相对的侧面上并且更加优选地直接与第二有源层接触。
多个单光子可以通过测量通过第一有源层的电流来检测。通常，被检测器吸收的一个单光子将导致通过第一有源层的电流的一个逐步上升，但是应注意，在检测器的一些配置中也可以观察到一个逐步降低。第一有源层的其他参数也可以被测量，例如，电流可以以导电性的形式被测量。此外，电阻率或跨越第一有源层的电压可以被测量。不管哪一个参数被测量，当多个光子被检测器吸收时，在电输出信号上的一个逐步增加或降低应该被观察到。
检测器的电流的测量可以基于在专利文献US7,199,372中描述的一个电路装置，该专利文献的描述特此以全文并入。因此，一个电路装置被提供用于调节一个单光子检测器的输出，所述检测器的输出具有关于时间的一个阶梯形电输出信号，该电路包括一个带通放大器，所述带通放大器具有其等于或小于所述检测器输出的由光子引起的上升或下降步长的预期持续时间的倒数的上部3dB断点。
此带通放大器的使用实现了步长从检测器输出到脉冲的转换同时仍使来自系统的噪声最小化，这些脉冲可以通过计数电子设备来计数。电流信号的步长的上升侧是主要令人感兴趣的。放大器将这些步长变成多个脉冲。
然而，本领域的普通技术人员将了解，跨越第一有源层的电压上的变化也可以被使用。此外，将假定检测器被配置，使得当光子被检测器吸收时，电流上升。
尽管当一个单光子被吸收时，该装置的电流上存在一个显著的变化，单该变化可能是极小的，典型地，约2纳米安培(nA)。
根据真随机数生成器的另一优选实施例，用于生成单光子的光源是基于一个量子点结构的。更具体地说，单光子生成器可以包括：其中包括一个量子点的一个激子生成部件，该部件具有固持一个单一激子的一个带状结构；生成多个激子的一个激励部件，包括在所述激子生成部件中的所述单一激子；以及控制在所述激子生成部件中的所述单一激子的一个重组合定时的一个重组合控制部件；其中在所述多个激子的生成之后，所述重组合控制部件导致除在所述激子生成部件中的单一激子之外的多个激子的重组合，并且随后改变所述带状结构以导致在所述激子生成部件中的所述单一激子的重组合。
作为另一实施例或另外，所述激子生成部件包括在所述量子点中的一个类型II异质结。
如另一实施例或另外，所述量子点连续将其一个组合物从所述量子点的一侧改变到所述量子点的另一侧。
如另一实施例或另外，所述量子点由通过一个S-K模式生长过程生长的一个量子点形成。
如另一实施例或另外，所述量子点由包夹在一对砷化铝(AlAs)层之间的一个砷化铟(InAs)层和一个锑化镓(GaSb)层的一个层压形成，所述砷化铟(InAs)层连续将其一个组合物朝向所述锑化镓(GaSb)层改变。
如另一实施例或另外，所述重组合控制部件包括提供在所述激子生成部件中的一个电极、向所述电极施加一个偏置电压的一个电压源，以及利用比一个激子分子的一个重组合寿命更长的一个时间间隔来控制所述偏置电压从电压源到所述电极的施加的一个开关电路，其中该激子分子在激子生成部件中同时被激励为多个激子。
作为另一实施例或另外，单光子生成器可以进一步包括：提供在一个单光子的一个路径上的一个光闸构件，该单光子作为所述单一激子的重组合的结果而被形成。
作为另一实施例或另外，所述光闸构件被所述重组合控制部件控制并且与所述单一激子的重组合同步通过所述单光子。
专利文献US7492901描述了此单光子生成器装置，该专利文献的描述特此以全文并入。
根据一个示例性实施例，一种在游戏机中生成多个随机数的方法被提供，包括：从一个真随机数生成器中生成多个随机数；与一个远程游戏服务器共享至少一个加密密钥；接收来自远程游戏服务器的关于至少一组随机数的一个请求；从一个第一存储器中检索该至少一组随机数；加密该至少一组随机数；以及将加密的该组随机数发送到远程游戏服务器。
作为该方法的另一实施例，将发送的该组随机数的一个复本保存到一个第二存储器中的步骤被提供。
作为该方法的另一实施例，共享的步骤进一步包括从多个随机数中形成至少一个加密密钥。
作为该方法的另一实施例，至少一个加密密钥为一个对称密钥。
作为该方法的另一实施例，至少一个加密密钥为一个私用和公开密钥对。
作为该方法的另一实施例，所述共享进一步包括向一个认证中心生成一个关于授权的认证请求以使用至少一个加密密钥。
作为该方法的另一实施例，从认证中心接收一个授权证书的步骤被提供。
作为该方法的另一实施例，该发送进一步包括加密该至少一组随机数以用于保密。
作为该方法的另一实施例，该加密进一步包括对该至少一组随机数进行数字签名。
作为该方法的另一实施例，远程游戏服务器为游戏机。
作为该方法的另一实施例，接收一个请求以验证并审核发送的该组随机数的步骤被提供。
作为该方法的另一实施例，将发送的该组随机数与保存在第二存储器中的复本相匹配的步骤被提供。
作为该方法的另一实施例，该生成进一步包括测试多个随机数以确保随机性。
作为该方法的另一实施例，利用发送的该组随机数在游戏机上生成一个机会游戏的步骤被提供。
根据一个示例性实施例，一种在游戏机中生成多个随机数的方法被提供，包括：从一个真随机数生成器中生成多个随机数；将一个偏值从多个随机数中去除；针对非随机性测试多个随机数；以及将多个随机数存储在一个存储器中。
作为该方法的另一实施例，该去除进一步包括以下方法步骤：a)使多个随机数成对；b)去除至少一个共同编号的对；c)将一个值分配给其余的对；以及d)将该多个成对的位分成至少一组随机数。
作为该方法的另一实施例，该测试进一步包括对多个随机数应用至少一个统计随机性测试。
作为该方法的另一实施例，加密多个随机数的步骤被提供。
作为该方法的另一实施例，利用从通过真随机数生成器生成的多个随机数中生成的一个私用密钥来对多个随机数进行数字签名的步骤被提供。
作为该方法的另一实施例，该存储进一步包括如果存储器满了，那么删除较早组的随机数。
作为该方法的另一实施例，利用多个随机数生成将在游戏机被玩的一个机会游戏的步骤被提供。
解释：除非本上下文另外要求，否则在整个说明书和其后的权利要求书中，词语“包括”和其变体，如“包括了”和“包括着”应以一种开放的包括性意义来理解，也就是说，理解为“包括但不限于”。
在整个此说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的参考是指结合该实施例所描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此，在此说明书的多个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必都指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任何适当方式被组合在一个或多个实施例中。
除非本上下文另外明确地指出，否则如此说明书和所附权利要求中所使用，单数形式“一个”和“该”包括复数参照物。还应注意，除非上下文另外明确地指出，否则术语“或”通常以其包括“和/或”的意义使用。
本文所提供的标题和本披露的摘要仅是为了方便起见，并不解释这些实施例的范围或含义。
如在此所使用，表述“真随机数”指示通过一个物理过程产生的多个随机数。
如在此所使用，术语“量子阱”指代一个双异质结结构，该结构包括被一种半导体材料的一个第一外层与一种半导体材料的一个第二外层包夹的一种半导体材料的一个超薄层，其中半导体材料的超薄层的带隙小于半导体材料的第一外层与半导体材料的第二外层的带隙。包夹结构形成导带和价带势阱，在这些势阱内，对应地，多个电子被限制在导带势阱中并且多个空穴被限制在价带势阱中。一个量子阱为一个势阱，该势阱将多个载体(电子、空穴、或电子-空穴对)限制在其中，从而迫使其占用一个平坦区域。
如在此所使用，术语“量子点”指代一个异质结结构，该结构具有形成的多个势阱，使得多个载体(电子、空穴、或电子-空穴对)在所有三个维度中被限制在一个较小区域中。此限制导致分立的量化能级并且导致以元电荷“e”为单位的电荷的量化。因为量子点具有多个分立的能级，很像一个原子，所以它有时被称为“一个人造原子”。量子点的能级可以通过改变量子点的大小和形状、以及势的深度来控制。
如在此所使用，术语“超晶格”指代一个具有彼此交替的不同半导体材料的多层异质结结构，从而在其中形成多个量子阱，在相邻量子阱之间的量子阱的能量势垒大体上较薄，使得电子可以容易地隧道通过(量子以机械方式穿透)其间的势垒，分立能级被加宽成微型带。多层异质结结构具有以一个所希望的方式随位置改变的能量带隙。对于垂直于该层的运动，用于导带中的电子以及用于价带中的空穴的允许能级是分立的且较好地分开的。
此详细说明的一些部分用可以在计算机存储器上被执行的程序、步骤、逻辑块、处理、以及对数据位的操作的其他符号表示而言来呈现。可以通过硬件、软件、固件、或其组合执行每一个步骤。
因此，给出的数据库的任何实例说明了用于信息存储的安排。同样地，网络拓扑结构的实例是说明性的，并且其他的拓扑结构也可以被使用。
本文所描述的各种过程可以由(例如)适当编程的通用计算机、专用计算机和计算装置实施，这对于本领域的普通技术人员将是明显的。通常，一个处理器(例如一个或多个微处理器，一个或多个微控制器，一个或多个数字信号处理器)将(例如)从一个存储器或类似装置接收指令，并执行那些指令，由此执行由那些指令定义的一个或多个过程。
一个“处理器”意味着一个或多个微处理器、中央处理单元CPU、计算装置、微控制器、数字信号处理器或类似装置或其任何组合。
因此，一个过程的一个描述同样是一个用于执行该过程的设备的一个描述。执行该过程的设备可以包括(例如)一个处理器和那些适合执行该过程的输入装置和输出装置。
另外，可以使用多种媒体(例如计算机可读媒体)以数种方式存储并且传输实现此类方法的程序以及其他类型数据。在一些实施例中，硬连线的电路或自定义硬件可以被用来代替或结合一些或所有可以实施各种实施例的过程的软件指令。因此，可以使用硬件和软件的各种组合而不是仅使用软件。
术语“计算机可读媒体”指代参与提供可以由一个计算机、一个处理器或一个类似装置读取的数据(例如，指令、数据结构)的任何媒体、多个相同的媒体、或不同媒体的组合。此媒体可以采用许多形式，包括但不限于，非易失性媒体、易失性媒体，以及传输媒体。非易失性媒体包括(例如)光盘或磁盘以及其他持久性存储器。易失性媒体包括典型地构成主存储器的动态随机存取存储器DRAM。传输媒体包括同轴电缆、铜线和光纤，包括这些包括耦合到处理器上的一个系统总线的导线。传输媒体可以包括或传输声波、光波和电磁辐射，如在射频RF和红外IR数据通信期间产生的那些。计算机可读媒体的常用形式包括，(例如)一个软盘、一个柔性磁盘、硬盘、磁带、任何其他磁性媒质、一个CD-ROM、DVD、任何其他光学媒质、穿孔卡片、纸带、具有孔洞图案的任何其他物理媒质、一个RAM、一个PROM、一个EPROM、一个闪速EEPROM、任何其他存储器芯片或盒、如下文所描述的一个载波、或一个计算机可以从中进行读取的任何其他媒质。
计算机可读媒体的各种形式可能涉及将数据(例如指令的序列)传送到一个处理器。例如，数据可以i从RAM被传递到一个处理器；ii通过一个无线传输媒介被传送；iii被格式化和/或根据许多格式、标准或协议(如以太网或IEEE802.3、SAP、ATP、蓝牙·、以及TCP/IP、TDMA、CDMA和3G)被传输；和/或iv以本领域中所熟知的多种方法中的任何一种被加密以确保保密或防止诈骗。
因此，一个过程的一个描述同样也是存储用于执行该过程的一个程序的一个计算机可读媒体的一个描述。计算机可读媒体可以以任何适合的格式存储那些程序单元，这些程序单元适合执行该方法。
另一示例性实施例可以为通过一个计算机系统可读取的一个程序存储装置，该程序存储装置实施通过该计算机系统可执行的以便执行一种用于在游戏机中生成随机数的方法的一个指令的程序，该游戏机包括一个用于借助于根据权利要求1或2的一个量子光学过程来生成多个真随机数的装置；该方法包括以下方法步骤：从真随机数生成器中生成多个随机数；与一个远程游戏服务器共享至少一个加密密钥；接收来自远程游戏服务器的关于至少一组随机数的一个请求；从一个第一存储器中检索至少一组随机数；加密该至少一组随机数；将加密的该组随机数发送到远程游戏服务器；以及将发送的该组随机数的一个复本保存在一个第二存储器中。
另一示例性实施例可以为通过一个计算机系统可读取的一个程序存储装置，该程序存储装置实施通过该计算机系统可执行的以便执行一种用于在游戏机中生成随机数的方法的一个指令的程序，该方法包括：从根据前述实施例的一个真随机数生成器生成多个随机数；从多个随机数中去除一个偏值；针对非随机性测试多个随机数；以及将多个随机数存储在一个存储器中。
正如在一个过程中的各个步骤的描述并不指示所有所描述的步骤都是所需的，一个设备的实施例包括可操作以执行一些但未必所有所描述的过程的一个计算机/计算装置。
同样，正如一个过程中的各个步骤的描述并不指示所有所描述的步骤都是所需的，存储一个程序或数据结构的一个计算机可读媒体的实施例包括存储一个程序的一个计算机可读媒体，该程序在被执行时可以导致一个处理器执行一些但未必所有所描述的过程。
各种实施例可以被配置成用于在一个网络环境中工作，该网络环境包括一个(例如)通过一个通信网络与一个或多个装置进行通信的计算机。该计算机可能通过任何有线或无线媒介(例如因特网、LAN、WAN或以太网、令牌环、一个电话线、一个电缆线、一个无线信道、一个光学通信线、商业在线服务供应商、电子公告板系统、一个卫星通信链路、任何上述内容的组合)与这些装置直接或间接地通信。这些装置中的每一者本身可以包括被适配成用于与该计算机进行通信的计算机或其他计算装置，如基于或处理器的那些计算机或计算装置。任何数量和类型的装置都可以与该计算机进行通信。
在一个实施例中，本发明可以在一个具有一个或多个装置而没有中央机构的网络中来实践。在此类实施例中，本文中描述为由该服务器计算机执行的任何功能或描述为存储在该服务器计算机上的数据可以替代地由一个或多个此类装置执行或存储在其上。
在描述一个过程的地方，在一个实施例中该过程可在没有任何用户干预的情况下操作。在另一实施例中，该过程包括一些人为干预，例如，一个步骤由一个人或在一个人的协助下执行。
虽然本发明以各种具体实施例的方式被披露，但应了解，这些实施例仅作为实例。本发明的范围由所附权利要求定义。

Claims (15)

1.一种用于借助于量子光学过程来生成真随机数的装置，该装置包括：
一个光源，用于在一个光束内生成至少一个单光子；以及
至少两个检测器，各自用于检测该束内的多个单光子而由此提供多个检测器信号；以及
控制装置，
其中用于检测多个单光子的这些检测器各自包括至少一个量子点；并且
其中这些检测器被定位在该束中的多个单光子的检测概率的等效横向空间位置处；并且
其中该控制装置被提供并且被适配成用于控制一系列单光子的生成并且记录用于生成这些真随机数的这些检测器信号。
2.如权利要求1所述的装置，其中用于生成该单光子的该光源是基于一个量子点结构的。
3.如前述权利要求中的一项所述的装置，其中该量子点包括能够支撑一种二维电子气的一个层。
4.如前述权利要求中的一项所述的装置，其中该检测器的光束照明导致在该量子点的电荷占用上的改变并且转而引起在该检测器的传输或光学特性上的改变。
5.如前述权利要求中的一项所述的装置，其中两个以上检测器被安排在一个阵列中，该阵列包括多个像素，每一个像素包括一个光子检测器量子点。
6.如前述权利要求中所述的装置，其中该检测器阵列包括一个位线和字线的网格，其中每一个像素是可寻址的，方法为向一个字线和/或一个位线施加一个适当的电压。
7.一种装置，包括：
一个处理器，被设计或被配置成用于处理多个随机数；以及
耦合到该处理器上的至少一个生成器，用于借助于根据前述权利要求中的一项所述的一个量子光学过程来生成多个真随机数；以及
一个存储器，耦合到该处理器上以存储该多个随机数；以及
一个输入/输出(I/O)接口，耦合到该处理器上以接收和/或发送数据。
8.根据权利要求7所述的装置，优选地用于玩一个机会游戏的一个游戏装置，包括：
一个易失性存储器，耦合到该处理器上以存储该多个随机数；以及
一个非易失性存储器，耦合到该处理器上以存储用于玩该机会游戏的至少一个软件程序；以及
一个显示器，用于显示该机会游戏。
9.一种用于生成随机数的方法，包括以下方法步骤，
提供一个具有至少两个检测器的阵列并且通过包括一个单光子的一个光束来照亮该阵列；以及
使用该阵列的该至少两个检测器来检测该单光子，每一个检测器具有一个量子点并且与多个值相关联；以及
基于与检测该单光子的该检测器相关联的这些值生成该随机数。
10.根据前述权利要求所述的方法，进一步包括重复权利要求5的这些步骤以生成多个真随机数序列。
11.根据前述权利要求所述的方法，进一步包括使用控制电路装置来格式化与这些检测相关联的多个随机数以适合于与一个计算机或另一装置介接。
12.根据前述权利要求所述的方法，进一步包括去除如此生成的这些序列中的一个偏值，以便生成处于不同维度中的多个数字，或以便调适概率分布。
13.根据前述权利要求所述的方法，进一步包括以一种安全的方式对如此生成的这些随机数序列进行排序以作为多个种子或作为多个密码密钥而用于向多个接收者的随机分布。
14.一种通过计算机系统可读取的程序存储装置，该程序存储装置包含通过该计算机系统可执行的一个指令程序，以便执行一种用于在游戏机中生成随机数的方法，该游戏机包括一个用于借助于根据权利要求1到6所述的一个量子光学过程来生成多个真随机数的装置；该方法包括以下方法步骤：从该真随机数生成器中生成该多个随机数；与一个远程游戏服务器共享至少一个加密密钥；接收来自该远程游戏服务器的关于至少一组随机数的一个请求；从一个第一存储器中检索该至少一组随机数；加密该至少一组随机数；将加密的该组随机数发送到该远程游戏服务器；以及将发送的该组随机数的一个复本保存在一个第二存储器中。
15.一种通过计算机系统可读取的程序存储装置，该程序存储装置包含通过该计算机系统可执行的一个指令程序，以便执行一种用于在游戏机中生成随机数的方法，该方法包括：从根据权利要求1到6的一个真随机数生成器中生成多个随机数；从该多个随机数中去除一个偏值；针对非随机性测试该多个随机数；以及将该多个随机数存储在一个存储器中。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104238996A (zh) * 2014-09-04 2014-12-24 清华大学 源无关量子随机数的产生方法及装置
US10042609B2 (en) 2014-05-09 2018-08-07 Quantum Numbers Corp. Method for generating random numbers and associated random number generator
CN110178113A (zh) * 2016-12-23 2019-08-27 克里普泰实验室有限公司 量子随机数生成器
US10430160B2 (en) 2018-01-15 2019-10-01 Quantum Numbers Corp. Method and system for generating a random bit sample
CN110321103A (zh) * 2019-06-27 2019-10-11 北京信息科技大学 一种基于物理设备的真随机数生成方法及设备
CN110414276A (zh) * 2018-04-27 2019-11-05 联华电子股份有限公司 电子元件的加密方法

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9785408B2 (en) * 2013-02-02 2017-10-10 Novomatic Ag System and method of centralized random number generator processing
US9336646B2 (en) * 2013-02-02 2016-05-10 Novomatic A.G. System and method of centralized random number generator processing
FR3007920A1 (fr) * 2013-06-28 2015-01-02 France Telecom Procede de changement de cle d'authentification
EP2940923B1 (en) 2014-04-28 2018-09-05 Université de Genève Method and device for optics based quantum random number generator
CN104615407B (zh) * 2015-01-19 2017-10-10 中国科学院信息工程研究所 一种基于闪存产生满熵随机数的方法和装置
EP3214038A1 (en) * 2016-03-04 2017-09-06 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Quantum dot circuit and a method of operating such a circuit
CN110325960B (zh) * 2016-05-05 2023-12-26 Id量子技术公司 量子图像传感器量子随机数生成
EP3306464B1 (en) 2016-10-09 2021-09-29 Université de Genève Method and device for quantum random number generation
RU2654142C1 (ru) * 2017-07-31 2018-05-16 Общество С Ограниченной Ответственностью "Русхолтс" Устройство генерации случайных чисел системы стимулирования продаж и розыгрыша призов
RU2662641C1 (ru) * 2018-02-22 2018-07-26 Андрей Николаевич Климов Квантовый генератор случайных чисел
CN108776582B (zh) * 2018-05-08 2021-09-21 清华大学 一种基于量子隧穿效应的真随机数序列产生方法
DE102018005861A1 (de) * 2018-07-25 2020-03-12 Giesecke+Devrient Mobile Security Gmbh Verfahren zum Anonymisieren einer PAN eines Karteninhabers
CN109471611A (zh) * 2018-11-09 2019-03-15 上海理工大学 基于光子数量探测的随机数生成系统及方法
US11309450B2 (en) 2018-12-20 2022-04-19 Analog Devices, Inc. Hybrid semiconductor photodetector assembly
US11302835B2 (en) 2019-01-08 2022-04-12 Analog Devices, Inc. Semiconductor photodetector assembly
US20200403790A1 (en) * 2019-06-20 2020-12-24 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Particle accelerator to generate random numbers for cryptographic applications
US11895232B1 (en) 2019-10-04 2024-02-06 Wells Fargo Bank, N.A. Systems and methods for quantum entanglement authentication
CN111093104B (zh) * 2019-12-31 2021-05-28 北京明朝万达科技股份有限公司 播放数据的处理方法、处理系统、存储介质及处理器
RU2741865C1 (ru) * 2020-07-17 2021-01-29 Комаров Юрий Олимпиевич Генератор истинно случайных чисел
CN113949507B (zh) * 2020-07-17 2023-11-17 军事科学院系统工程研究院网络信息研究所 一种基于路径选择光路的量子真随机数生成方法和装置
EP4170480A1 (en) 2021-10-20 2023-04-26 Université de Genève Method and device for quantum random number generation
CN114721625B (zh) * 2022-05-24 2022-08-05 北京中科国光量子科技有限公司 一种基于集成光学芯片的量子随机数发生器

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2352087A (en) * 1999-07-10 2001-01-17 Toshiba Res Europ Ltd Single photon detector
US20060115086A1 (en) * 2004-11-26 2006-06-01 Beausoleil Raymond G Self-authenticating quantum random number generator
US20070127718A1 (en) * 2003-08-27 2007-06-07 Id Quantique S.A. Method and apparatus for generating true random numbers by way of a quantum optics process
CN101198926A (zh) * 2005-06-16 2008-06-11 香港中文大学 量子随机数生成器
US7492901B2 (en) * 2003-02-20 2009-02-17 Fujitsu Limited Single-photon generator and single-photon generating method
CN101479699B (zh) * 2006-04-20 2010-11-17 惠普开发有限公司 基于光的自鉴别量子随机数发生器
CN101980146A (zh) * 2010-10-13 2011-02-23 华东师范大学 基于光子数可分辨探测的真随机数发生器
CN102176199A (zh) * 2011-01-28 2011-09-07 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种真随机数产生方法及装置

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE53506T1 (de) 1985-03-08 1990-06-15 Sigma Enterprises Inc Muenzenautomat.
US5257179A (en) 1991-10-11 1993-10-26 Williams Electronics Games, Inc. Audit and pricing system for coin-operated games
US5689587A (en) 1996-02-09 1997-11-18 Massachusetts Institute Of Technology Method and apparatus for data hiding in images
US6249009B1 (en) 1997-06-16 2001-06-19 Hong J. Kim Random number generator
JP2001523869A (ja) 1997-11-19 2001-11-27 サーノ，ロバート・エイ くじゲームのための方法、装置およびシステム
DE69928415D1 (de) 1998-09-14 2005-12-22 Igt Reno Verfahren und vorrichtung zur startwerterzeugung für einen zufallszahlengenerator
CA2258809A1 (fr) 1998-12-23 2000-06-23 Harold Cote Jeu de hasard et d'argent sur ordinateur
US6539410B1 (en) * 1999-03-17 2003-03-25 Michael Jay Klass Random number generator
US6533664B1 (en) 2000-03-07 2003-03-18 Igt Gaming system with individualized centrally generated random number generator seeds
US6419583B1 (en) 2000-05-24 2002-07-16 International Game Technology Large prize central management
US7918728B2 (en) 2001-06-15 2011-04-05 Igt Personal gaming device and method of presenting a game
US7329183B2 (en) 2003-02-21 2008-02-12 Igt Central determination gaming system where the same seed is used to generate the outcomes for a primary game and a secondary game
US7871323B2 (en) 2003-03-03 2011-01-18 Igt Method and apparatus for providing regular entrance into a bonus game
US7291069B2 (en) 2003-03-06 2007-11-06 Igt Central determination gaming system with a game outcome generated by a gaming terminal and approved by a central controller
GB2404012B (en) 2003-07-15 2006-07-19 Toshiba Res Europ Ltd A circuit for a single photon detector
US20060068895A1 (en) 2004-09-10 2006-03-30 Nguyen Binh T Apparatus for pre-determined game outcomes
US7775875B2 (en) 2005-04-18 2010-08-17 Igt Gaming methods and systems
US20080076525A1 (en) * 2006-08-25 2008-03-27 Igt Quantum gaming system
GB2449235A (en) 2007-05-12 2008-11-19 Electrocin Leisure Simultaneous operation of a group of amusement or gaming machines
US20090093300A1 (en) 2007-10-05 2009-04-09 Lutnick Howard W Game of chance processing apparatus
AU2007101008A4 (en) 2007-10-15 2008-10-16 Intellectual Property Consultants Pty Ltd Method for generating varied random numbers across multiple gaming consoles
US20090292785A1 (en) 2008-05-20 2009-11-26 Raytheon Company System and method for dynamic contact lists
US8926434B2 (en) 2008-11-07 2015-01-06 Next Gaming, LLC. Server-based gaming system and method utilizing unique memory environments
US8932129B2 (en) 2010-03-12 2015-01-13 Igt Multi-play central determination system

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2352087A (en) * 1999-07-10 2001-01-17 Toshiba Res Europ Ltd Single photon detector
US7492901B2 (en) * 2003-02-20 2009-02-17 Fujitsu Limited Single-photon generator and single-photon generating method
US20070127718A1 (en) * 2003-08-27 2007-06-07 Id Quantique S.A. Method and apparatus for generating true random numbers by way of a quantum optics process
US20060115086A1 (en) * 2004-11-26 2006-06-01 Beausoleil Raymond G Self-authenticating quantum random number generator
CN101198926A (zh) * 2005-06-16 2008-06-11 香港中文大学 量子随机数生成器
CN101479699B (zh) * 2006-04-20 2010-11-17 惠普开发有限公司 基于光的自鉴别量子随机数发生器
CN101980146A (zh) * 2010-10-13 2011-02-23 华东师范大学 基于光子数可分辨探测的真随机数发生器
CN102176199A (zh) * 2011-01-28 2011-09-07 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种真随机数产生方法及装置

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10042609B2 (en) 2014-05-09 2018-08-07 Quantum Numbers Corp. Method for generating random numbers and associated random number generator
US10437559B2 (en) 2014-05-09 2019-10-08 Quantum Numbers Corp. Method for generating random numbers and associated random number generator
US10078495B2 (en) 2014-09-04 2018-09-18 Tsinghua University Method and apparatus for generating source-independent quantum random number
CN104238996A (zh) * 2014-09-04 2014-12-24 清华大学 源无关量子随机数的产生方法及装置
CN104238996B (zh) * 2014-09-04 2017-08-11 清华大学 源无关量子随机数的产生方法及装置
CN110178113A (zh) * 2016-12-23 2019-08-27 克里普泰实验室有限公司 量子随机数生成器
CN110178113B (zh) * 2016-12-23 2021-12-07 克里普泰实验室有限公司 量子随机数生成器
US11294638B2 (en) 2016-12-23 2022-04-05 Crypta Labs Limited Quantum random number generator
US10430160B2 (en) 2018-01-15 2019-10-01 Quantum Numbers Corp. Method and system for generating a random bit sample
CN110414276A (zh) * 2018-04-27 2019-11-05 联华电子股份有限公司 电子元件的加密方法
CN110414276B (zh) * 2018-04-27 2021-05-18 联华电子股份有限公司 电子元件的加密方法
CN110321103A (zh) * 2019-06-27 2019-10-11 北京信息科技大学 一种基于物理设备的真随机数生成方法及设备
CN110321103B (zh) * 2019-06-27 2021-05-11 北京信息科技大学 一种基于物理设备的真随机数生成方法及设备

Also Published As

Publication number Publication date
EP2776918A1 (en) 2014-09-17
AU2012333980B2 (en) 2017-09-14
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UA117094C2 (uk) 2018-06-25
CN103930866B (zh) 2017-12-15
CA2854698C (en) 2018-06-05
MX2014005550A (es) 2014-05-30
RU2014118359A (ru) 2015-12-20
MX352943B (es) 2017-12-13
ZA201403470B (en) 2015-07-29

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Chan et al. Design, Implementation, and Experimentation on Mobile Agent Security for Electronic Commerce Applications.

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