JP2000305753A - 物理乱数生成装置 - Google Patents
物理乱数生成装置Info
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- JP2000305753A JP2000305753A JP14536299A JP14536299A JP2000305753A JP 2000305753 A JP2000305753 A JP 2000305753A JP 14536299 A JP14536299 A JP 14536299A JP 14536299 A JP14536299 A JP 14536299A JP 2000305753 A JP2000305753 A JP 2000305753A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光放射ダイオード（ＬＥＤ）光源を使用し
て、真の物理乱数を画期的な低コストで、容易に提供で
きるようにする。 【解決手段】 光子光放射ダイオードの光源３から、ラ
ンダムに連続して放射される光子の集団である光子塊
を、フォトダイオード４を用いて独立した各電気の塊と
して検出し、この各電気の塊をパルス整形器９でパルス
に変換して、ランダムなパルスを生成する。光放射ダイ
オードの光源３と前記フォトダイオード４とを３ｍｍ×
３ｍｍ×０．６ｍｍ以下の薄板状に一体形成するととも
に各種の情報処理回路２１を備えたＩＣカード３０やＩ
Ｃチップに封入し、この情報処理回路２１に前記ランダ
ムなパルスを乱数として供給する物理乱数生成生成装置
１とする。
て、真の物理乱数を画期的な低コストで、容易に提供で
きるようにする。 【解決手段】 光子光放射ダイオードの光源３から、ラ
ンダムに連続して放射される光子の集団である光子塊
を、フォトダイオード４を用いて独立した各電気の塊と
して検出し、この各電気の塊をパルス整形器９でパルス
に変換して、ランダムなパルスを生成する。光放射ダイ
オードの光源３と前記フォトダイオード４とを３ｍｍ×
３ｍｍ×０．６ｍｍ以下の薄板状に一体形成するととも
に各種の情報処理回路２１を備えたＩＣカード３０やＩ
Ｃチップに封入し、この情報処理回路２１に前記ランダ
ムなパルスを乱数として供給する物理乱数生成生成装置
１とする。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、ランダムな光を検
出して作るランダムパルス生成素子とこれを用いた超小
型の物理乱数生成装置に関し、計算機通信や通信販売に
おける本人認証や暗号化処理、および不正や予測を不可
能にする遊戯用、特にパチンコ遊技機に使用される新し
い物理乱数生成装置に関する。
出して作るランダムパルス生成素子とこれを用いた超小
型の物理乱数生成装置に関し、計算機通信や通信販売に
おける本人認証や暗号化処理、および不正や予測を不可
能にする遊戯用、特にパチンコ遊技機に使用される新し
い物理乱数生成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の物理乱数生成方式としては、原子
核の崩壊というランダムな事象を検出して作る本願発明
者による特願平９−３２４３９号、特願平９−３６３８
９号がある。得られた乱数は、計算機通信での暗号化処
理、通信販売やカード取引での本人認証、遊戯用乱数生
成器などセキュリテイを必要とする多くに分野に利用さ
れる。
核の崩壊というランダムな事象を検出して作る本願発明
者による特願平９−３２４３９号、特願平９−３６３８
９号がある。得られた乱数は、計算機通信での暗号化処
理、通信販売やカード取引での本人認証、遊戯用乱数生
成器などセキュリテイを必要とする多くに分野に利用さ
れる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】これらは大量生産のゲ
ーム機に同一の確率値を設定する場合には不可欠である
が、微弱な放射線源を使用するため、製作過程が複雑で
コストが高くなる欠点や、放射線管理上の規制が多いと
いう問題があった。この発明は、光放射ダイオード（Ｌ
ＥＤ）光源がランダムに放射する光子の集団を検出して
物理乱数を生成し、真の物理乱数を、画期的な低コスト
で、容易に提供できるようにすることを目的とする。
ーム機に同一の確率値を設定する場合には不可欠である
が、微弱な放射線源を使用するため、製作過程が複雑で
コストが高くなる欠点や、放射線管理上の規制が多いと
いう問題があった。この発明は、光放射ダイオード（Ｌ
ＥＤ）光源がランダムに放射する光子の集団を検出して
物理乱数を生成し、真の物理乱数を、画期的な低コスト
で、容易に提供できるようにすることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】第１の発明では、光放射
ダイオードの光源から、ランダムに連続して放射される
光子の集団である光子塊を、フォトダイオードを用いて
独立した各電気の塊として検出し、この各電気の塊をパ
ルス整形器でパルスに変換して、ランダムなパルスを生
成する物理乱数生成装置において、前記光放射ダイオー
ドの光源と前記フォトダイオードとを３ｍｍ×３ｍｍ×
０．６ｍｍ以下の薄板状に一体形成するとともに各種の
情報処理回路を備えたＩＣカードやＩＣチップに封入
し、この情報処理回路に前記ランダムなパルスを乱数と
して供給する。
ダイオードの光源から、ランダムに連続して放射される
光子の集団である光子塊を、フォトダイオードを用いて
独立した各電気の塊として検出し、この各電気の塊をパ
ルス整形器でパルスに変換して、ランダムなパルスを生
成する物理乱数生成装置において、前記光放射ダイオー
ドの光源と前記フォトダイオードとを３ｍｍ×３ｍｍ×
０．６ｍｍ以下の薄板状に一体形成するとともに各種の
情報処理回路を備えたＩＣカードやＩＣチップに封入
し、この情報処理回路に前記ランダムなパルスを乱数と
して供給する。
【０００５】第２の発明では、光放射ダイオードの光源
から、ランダムに連続して放射される光子の集団である
子塊を、フォトダイオードを用いて独立した各電気の塊
として検出し、この各電気の塊をパルス整形器でパルス
に変換して、ランダムなパルスを生成する物理乱数生成
装置において、連続して生成するランダムパルス間の時
間間隔を時計クロックのパルス数で測定し、この計測値
を乱数として使用するとともに、この時計クロックの周
波数Ｆと、毎秒当りのランダムパルスの数ｎとの比Ｆ／
ｎの値を１０，０００以上にすることにより、一様な出
現頻度でもって物理乱数を生成する。
から、ランダムに連続して放射される光子の集団である
子塊を、フォトダイオードを用いて独立した各電気の塊
として検出し、この各電気の塊をパルス整形器でパルス
に変換して、ランダムなパルスを生成する物理乱数生成
装置において、連続して生成するランダムパルス間の時
間間隔を時計クロックのパルス数で測定し、この計測値
を乱数として使用するとともに、この時計クロックの周
波数Ｆと、毎秒当りのランダムパルスの数ｎとの比Ｆ／
ｎの値を１０，０００以上にすることにより、一様な出
現頻度でもって物理乱数を生成する。
【０００６】第３の発明では、光放射ダイオードの光源
から、ランダムに連続して放射される光子の集団である
光子塊を、シリコンフォトダイオードを用いて独立した
各電気の塊として検出し、この各電気の塊をパルス整形
器でパルスに変換して、ランダムなパルスを生成する物
理乱数生成装置において、連続して生成するランダムパ
ルス間の時間間隔を時計クロックのパルス数で測定し、
この計測値を乱数として使用するとともに、この時計ク
ロックの周波数Ｆと、毎秒当りのランダムパルスの数ｎ
との比Ｆ／ｎの値を数２，０００以下にするとともに、
時間間隔ｔの計測において複数ビットカウンターを使用
し、時間カウントを１、２、３…２５６、…ビット対応
数へと順方向に計数する方法と、ビット対応数から…２
５６、２５５、…１と逆方向に計測する方法とを交互に
用いることにより、一様な乱数を生成する。
から、ランダムに連続して放射される光子の集団である
光子塊を、シリコンフォトダイオードを用いて独立した
各電気の塊として検出し、この各電気の塊をパルス整形
器でパルスに変換して、ランダムなパルスを生成する物
理乱数生成装置において、連続して生成するランダムパ
ルス間の時間間隔を時計クロックのパルス数で測定し、
この計測値を乱数として使用するとともに、この時計ク
ロックの周波数Ｆと、毎秒当りのランダムパルスの数ｎ
との比Ｆ／ｎの値を数２，０００以下にするとともに、
時間間隔ｔの計測において複数ビットカウンターを使用
し、時間カウントを１、２、３…２５６、…ビット対応
数へと順方向に計数する方法と、ビット対応数から…２
５６、２５５、…１と逆方向に計測する方法とを交互に
用いることにより、一様な乱数を生成する。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に従っ
て詳細に説明する。乱数生成器の全体の構成を図１に示
す。物理乱数生成装置１は、光源（ＬＥＤ）３とシリコ
ンダイオード４とが一体となったランダムパルス生成素
子２と、前置増幅器５、直列な２台の主増幅器６と主増
幅器７、波高弁別器８、波形整形器９、時間計測器１
０、時計パルス生成器１１、一様乱数生成器１２、乱数
貯蔵器を内蔵するコントローラー１３で構成されてい
る。光源（ＬＥＤ）３は光放射ダイオードであり通電に
より発光し、この光はランダムに連続して放射される光
子の集団であり、この光子塊をシリコンダイオード４が
受光し、各電気の塊として検出する。シリコンダイオー
ド４は市販のＰＮフォトダイオードである。
て詳細に説明する。乱数生成器の全体の構成を図１に示
す。物理乱数生成装置１は、光源（ＬＥＤ）３とシリコ
ンダイオード４とが一体となったランダムパルス生成素
子２と、前置増幅器５、直列な２台の主増幅器６と主増
幅器７、波高弁別器８、波形整形器９、時間計測器１
０、時計パルス生成器１１、一様乱数生成器１２、乱数
貯蔵器を内蔵するコントローラー１３で構成されてい
る。光源（ＬＥＤ）３は光放射ダイオードであり通電に
より発光し、この光はランダムに連続して放射される光
子の集団であり、この光子塊をシリコンダイオード４が
受光し、各電気の塊として検出する。シリコンダイオー
ド４は市販のＰＮフォトダイオードである。
【０００８】図２に、ＬＥＤ光源３とシリコンダイオー
ド４を積層に一体化にしたランダムパルス生成素子２を
ＩＣカード３０に封入した構造を示す。図２の上図では
ランダムパルス生成素子２が厚さ０．５ｍｍ以下である
ことを示す。光放射ダイオード等のＬＥＤ光源３とフォ
トダイオード４とを３ｍｍ×３ｍｍ×０．６ｍｍ以下の
薄板状に既存の集積技術により一体形成する。ランダム
パルス生成素子２をアナログ回路系２６の前置増幅器
５、２台の主増幅器６と主増幅器７、波高弁別器８、波
形整形器９と、デジタル回路系２７の時間計測器１０、
時計パルス生成器１１、一様乱数生成器１２、乱数貯蔵
器を内蔵するコントローラー１３と、および各種の情報
処理回路２１とともにプリント基板２５上に配置して、
全体回路を形成する。図２の下図ではランダムパルス生
成素子２が縦横３ｍｍＸ３ｍｍ以下であることを示す。
ド４を積層に一体化にしたランダムパルス生成素子２を
ＩＣカード３０に封入した構造を示す。図２の上図では
ランダムパルス生成素子２が厚さ０．５ｍｍ以下である
ことを示す。光放射ダイオード等のＬＥＤ光源３とフォ
トダイオード４とを３ｍｍ×３ｍｍ×０．６ｍｍ以下の
薄板状に既存の集積技術により一体形成する。ランダム
パルス生成素子２をアナログ回路系２６の前置増幅器
５、２台の主増幅器６と主増幅器７、波高弁別器８、波
形整形器９と、デジタル回路系２７の時間計測器１０、
時計パルス生成器１１、一様乱数生成器１２、乱数貯蔵
器を内蔵するコントローラー１３と、および各種の情報
処理回路２１とともにプリント基板２５上に配置して、
全体回路を形成する。図２の下図ではランダムパルス生
成素子２が縦横３ｍｍＸ３ｍｍ以下であることを示す。
【０００９】基板と全体回路とをアルミ書箔２２でシー
ルドして外部にプラスチック等のカバー２３を被せる。
このようにしてランダムパルス生成素子２等をＩＣカー
ドやＩＣチップ内に封入する。この情報処理回路２１に
前記ランダムなパルスを乱数として供給する。ランダム
パルス生成素子２とその他の電子回路系の情報処理回路
２１等は厚さ０．８ｍｍ以下ありで、ＩＣカードやＩＣ
チップ内に封入できる大きさになっている。
ルドして外部にプラスチック等のカバー２３を被せる。
このようにしてランダムパルス生成素子２等をＩＣカー
ドやＩＣチップ内に封入する。この情報処理回路２１に
前記ランダムなパルスを乱数として供給する。ランダム
パルス生成素子２とその他の電子回路系の情報処理回路
２１等は厚さ０．８ｍｍ以下ありで、ＩＣカードやＩＣ
チップ内に封入できる大きさになっている。
【００１０】光源３からの光（光子塊）はシリコンダイ
オード検出器４に入射し、微小電流となり、前置増幅器
５で増幅される。前置増幅器５で増幅された電流は、ま
だ０．５ミリアンペアという微小電流であるので、主増
幅器６と主増幅器７の２段を用いてさらに１，０００倍
以上増幅して、検出が容易な数ボルトの電圧信号とな
る。主増幅器７からの電圧信号は波高弁別器８でノイズ
と分離され、波形整形器９で矩形のパルス信号とされ
る。
オード検出器４に入射し、微小電流となり、前置増幅器
５で増幅される。前置増幅器５で増幅された電流は、ま
だ０．５ミリアンペアという微小電流であるので、主増
幅器６と主増幅器７の２段を用いてさらに１，０００倍
以上増幅して、検出が容易な数ボルトの電圧信号とな
る。主増幅器７からの電圧信号は波高弁別器８でノイズ
と分離され、波形整形器９で矩形のパルス信号とされ
る。
【００１１】図３は、ＬＥＤ光源２からの光子塊を、容
易に入手可能な市販の最も安価なＰＮフォトダイオード
４で検出した波高分布である。波高弁別器８以降の波形
整形器９の出力を一般的な測定器の波高分析装置５０で
計測した結果である。２００チャンネル当たりにピーク
があり、ＬＥＤ光源２からの光子の放射が光子塊として
放射されていることがわかる。
易に入手可能な市販の最も安価なＰＮフォトダイオード
４で検出した波高分布である。波高弁別器８以降の波形
整形器９の出力を一般的な測定器の波高分析装置５０で
計測した結果である。２００チャンネル当たりにピーク
があり、ＬＥＤ光源２からの光子の放射が光子塊として
放射されていることがわかる。
【００１２】図３に示すように、低いチャンネル域では
シグナルとノイズとの分離は良くないが、本発明の特徴
のひとつは、安価なダイオードでも光子塊が検出できる
という発見にある。図３の中で矢印で示すように、電子
回路系のノイズと十分に弁別したところ３００チャンネ
ル当たりに、波高弁別器７の閾値を設定するとよいこと
が理解できる。必要とする毎秒当りのパルス数は、波高
弁別器５の閾値を変えることで、自由に作ることができ
る。例えば、図３で矢印の波高値に閾値を設定した場合
は、毎秒１０，０００カウントのパルス信号を得ること
ができる。
シグナルとノイズとの分離は良くないが、本発明の特徴
のひとつは、安価なダイオードでも光子塊が検出できる
という発見にある。図３の中で矢印で示すように、電子
回路系のノイズと十分に弁別したところ３００チャンネ
ル当たりに、波高弁別器７の閾値を設定するとよいこと
が理解できる。必要とする毎秒当りのパルス数は、波高
弁別器５の閾値を変えることで、自由に作ることができ
る。例えば、図３で矢印の波高値に閾値を設定した場合
は、毎秒１０，０００カウントのパルス信号を得ること
ができる。
【００１３】波形整形器９から連続して出力されるパル
ス信号と、次にくるパルス信号との間の時間間隔ｔを、
時計パルス生成器１１からのクロックパルスを使用し
て、時間計測器１０でパルス数により計測する。ＬＥＤ
光子塊のカウント数が毎秒７００個の場合の、時間間隔
ｔの頻度分布の実験結果を図４に示す。
ス信号と、次にくるパルス信号との間の時間間隔ｔを、
時計パルス生成器１１からのクロックパルスを使用し
て、時間計測器１０でパルス数により計測する。ＬＥＤ
光子塊のカウント数が毎秒７００個の場合の、時間間隔
ｔの頻度分布の実験結果を図４に示す。
【００１４】図４の実験分布は、指数分布、ｅｘｐ（−
ｔ／Ｔｏ）で表すことができる。ここでＴｏは時間間隔
ｔの平均値で、Ｔｏ＝（１／ｎ）＝（１／７００）＝
１．４２ミリ秒である。光子塊の放射の時間間隔の頻度
分布が指数分布であることは、ＬＥＤ光源２からの光子
塊の放射がランダムな現象であることを示しており、光
子塊の放出時間間隔を乱数に利用する正当性を示してい
る。
ｔ／Ｔｏ）で表すことができる。ここでＴｏは時間間隔
ｔの平均値で、Ｔｏ＝（１／ｎ）＝（１／７００）＝
１．４２ミリ秒である。光子塊の放射の時間間隔の頻度
分布が指数分布であることは、ＬＥＤ光源２からの光子
塊の放射がランダムな現象であることを示しており、光
子塊の放出時間間隔を乱数に利用する正当性を示してい
る。
【００１５】時間計測用の時計パルス生成器１１のクロ
ックパルス周波数をＦヘルツ（Ｈｚ）とすると、時間単
位は（１／Ｆ）秒である。すなわち時間間隔ｔを（１／
Ｆ）のカウント数でもって表す。カウントには例えば８
ビット（１−２５６）のカウンターを使用し、カウント
数が２５６を超えた場合即ち時間間隔ｔ＞（２５６／
Ｆ）の場合は、２５６のカウントを繰り返して、残余の
カウント数で表す。例えば、時間間隔が２，０００カウ
ントの場合は、２，０００＝２５６×７＋２０８である
から、カウント数は２０８となる。
ックパルス周波数をＦヘルツ（Ｈｚ）とすると、時間単
位は（１／Ｆ）秒である。すなわち時間間隔ｔを（１／
Ｆ）のカウント数でもって表す。カウントには例えば８
ビット（１−２５６）のカウンターを使用し、カウント
数が２５６を超えた場合即ち時間間隔ｔ＞（２５６／
Ｆ）の場合は、２５６のカウントを繰り返して、残余の
カウント数で表す。例えば、時間間隔が２，０００カウ
ントの場合は、２，０００＝２５６×７＋２０８である
から、カウント数は２０８となる。
【００１６】光子塊放出の時間間隔の分布は図４に示す
ように右肩下がりの指数分布である。指数分布のこの右
肩下がりが無視できるように、光子塊の毎秒カウント数
ｎ（＝１／Ｔ０）に比べて十分に高速の周波数Ｆでもっ
て、即ち大きな（Ｆ／ｎ）の値でもって時間間隔を計測
する。
ように右肩下がりの指数分布である。指数分布のこの右
肩下がりが無視できるように、光子塊の毎秒カウント数
ｎ（＝１／Ｔ０）に比べて十分に高速の周波数Ｆでもっ
て、即ち大きな（Ｆ／ｎ）の値でもって時間間隔を計測
する。
【００１７】図５に、光子塊の毎秒５００カウント（ｎ
＝５００ｃｐｓ）の時の（Ｆ／ｎ）の値と８ビット乱数
の一様性との関係を示す。図５に上から順に示されてい
るように、（Ｆ／ｎ）の値が３，４７０での非一様性は
大きく肉眼でも右肩下がりが認識でき、（Ｆ／ｎ）の値
が１４，０００（Ｆ＝７ＭＨｚ）での非一様性は肉眼で
は右肩下がりが認識できないが０．９％となる。（Ｆ／
ｎ）の値が２７，８００での非一様性は肉眼では右肩下
がりが全く認識できない、更に（Ｆ／ｎ）＝１１０，０
００（Ｆ＝５０ＭＨｚ）での非一様性は０．１３％であ
る。
＝５００ｃｐｓ）の時の（Ｆ／ｎ）の値と８ビット乱数
の一様性との関係を示す。図５に上から順に示されてい
るように、（Ｆ／ｎ）の値が３，４７０での非一様性は
大きく肉眼でも右肩下がりが認識でき、（Ｆ／ｎ）の値
が１４，０００（Ｆ＝７ＭＨｚ）での非一様性は肉眼で
は右肩下がりが認識できないが０．９％となる。（Ｆ／
ｎ）の値が２７，８００での非一様性は肉眼では右肩下
がりが全く認識できない、更に（Ｆ／ｎ）＝１１０，０
００（Ｆ＝５０ＭＨｚ）での非一様性は０．１３％であ
る。
【００１８】図６の下図は、（Ｆ／ｎ）の値が図５の上
図の３，４７０より小さく、（Ｆ／ｎ）＝１，６００で
の非一様性が大きくて、肉眼でも右肩下がりがはっきり
認識できる乱数の頻度分布である。図６に示すようにＦ
／ｎの値が数１，０００以下場合は、一様乱数でないこ
とは明白になる。このように、時計周波数Ｆの値は限界
があるのでｎの値が大きくてＦ／ｎの値が大きく取れな
い場合には、時間間隔ｔの計測において、時間カウント
を１、２、３、…２５６（８ビットカウンターを使用す
る場合）と順方向に計数する方法と、２５６、２５５、
…２，１と逆方向に計測する方法とを交互にカウントす
るとよい。
図の３，４７０より小さく、（Ｆ／ｎ）＝１，６００で
の非一様性が大きくて、肉眼でも右肩下がりがはっきり
認識できる乱数の頻度分布である。図６に示すようにＦ
／ｎの値が数１，０００以下場合は、一様乱数でないこ
とは明白になる。このように、時計周波数Ｆの値は限界
があるのでｎの値が大きくてＦ／ｎの値が大きく取れな
い場合には、時間間隔ｔの計測において、時間カウント
を１、２、３、…２５６（８ビットカウンターを使用す
る場合）と順方向に計数する方法と、２５６、２５５、
…２，１と逆方向に計測する方法とを交互にカウントす
るとよい。
【００１９】図６の中央図の黒三角は、順方向にカウン
トした場合の指数分布、白三角は逆方向にカウントした
場合の指数分布である。この順方向と逆方向のカウント
を交互行った場合を、図６の上図に示す。図６の上図に
示すように、理論上完全に一様な乱数を生成することが
できる。極小型の物理乱数生成装置を、計算機やカード
リーダーやその他の機器の回路基板に取り付け、計算機
通信の暗号化処理、通信販売や各種ＩＣカードを介在し
た取引における本人の認証などに使用する。
トした場合の指数分布、白三角は逆方向にカウントした
場合の指数分布である。この順方向と逆方向のカウント
を交互行った場合を、図６の上図に示す。図６の上図に
示すように、理論上完全に一様な乱数を生成することが
できる。極小型の物理乱数生成装置を、計算機やカード
リーダーやその他の機器の回路基板に取り付け、計算機
通信の暗号化処理、通信販売や各種ＩＣカードを介在し
た取引における本人の認証などに使用する。
【００２０】
【発明の効果】ランダムパルス生成装置とその他の回路
系を集積化して、ＩＣチップやＩＣカードに組入れて、
計算機通信における暗号化処理、通信販売やプリペイカ
ードや電子マネーカードなどの本人認証に使用すること
ができる
系を集積化して、ＩＣチップやＩＣカードに組入れて、
計算機通信における暗号化処理、通信販売やプリペイカ
ードや電子マネーカードなどの本人認証に使用すること
ができる
【図１】本発明である物理乱数生成装置の全体の構成を
示すブロック回路図である。
示すブロック回路図である。
【図２】実施の形態の超薄型ランダムパルス生成素子の
構造を示す図である。
構造を示す図である。
【図３】実施の形態におけるシリコンＰＮダイオードに
よる検出で光放射ダイオード（ＬＥＤ）からの光子塊放
射の波高分布図の実験グラフである。
よる検出で光放射ダイオード（ＬＥＤ）からの光子塊放
射の波高分布図の実験グラフである。
【図４】実施の形態におけるシリコンＰＮダイオードに
よる検出で光放射ダイオード（ＬＥＤ）からの光子塊放
射の観測時間を変化させた場合の到来頻度の実験グラフ
である。
よる検出で光放射ダイオード（ＬＥＤ）からの光子塊放
射の観測時間を変化させた場合の到来頻度の実験グラフ
である。
【図５】ランダムパルスの強度ｎ（カウント／秒）と時
間間隔を計測する時計周波数Ｆ（Ｈｚ）との比Ｆ／ｎを
次第に大きくすることにより一様な乱数が生成できるこ
とを示す実験グラフである。
間間隔を計測する時計周波数Ｆ（Ｈｚ）との比Ｆ／ｎを
次第に大きくすることにより一様な乱数が生成できるこ
とを示す実験グラフである。
【図６】強度ｎ（カウント／秒）と時計周波数Ｆ（Ｈ
ｚ）との比Ｆ／ｎを一定にして順方向のカウントと逆方
向のカウントを交互に行うことにより一様な乱数が生成
できることを示す実験グラフである。
ｚ）との比Ｆ／ｎを一定にして順方向のカウントと逆方
向のカウントを交互に行うことにより一様な乱数が生成
できることを示す実験グラフである。
１ 物理乱数生成装置 ２ ランダムパルス生成素子 ３ 光源（ＬＥＤ） ４ シリコンフォトダイオード ５ 前置増幅器 ６、７ 主増幅器 ８ 波高弁別器 ９ 波形整形器 １０ 時間計測器 １１ 時計パルス生成器 １２ 一様乱数生成器 １３ 乱数貯蔵器とコントローラー ２１ 情報処理回路 ２２ アルミ箔 ２３ 外カバー ２５ プリント基板 ２６ アナログ回路系 ２７ デジタル回路系 ３０ ＩＣカード ５０ 波高分析装置
Claims (5)
- 【請求項１】 光放射ダイオードの光源から、ランダム
に連続して放射される光子の集団である光子塊を、フォ
トダイオードを用いて独立した各電気の塊として検出
し、この各電気の塊をパルス整形器でパルスに変換し
て、ランダムなパルスを生成する物理乱数生成装置にお
いて、 前記光放射ダイオードの光源と前記フォトダイオードと
を３ｍｍ×３ｍｍ×０．６ｍｍ以下の薄板状に一体形成
するとともに各種の情報処理回路を備えたＩＣカードや
ＩＣチップに封入し、この情報処理回路に前記ランダム
なパルスを乱数として供給することを特徴とする物理乱
数生成装置。 - 【請求項２】 光放射ダイオードの光源から、ランダム
に連続して放射される光子の集団である光子塊を、フォ
トダイオードを用いて独立した各電気の塊として検出
し、この各電気の塊をパルス整形器でパルスに変換し
て、ランダムなパルスを生成する物理乱数生成装置にお
いて、 連続して生成するランダムパルス間の時間間隔を時計ク
ロックのパルス数で測定し、この計測値を乱数として使
用するとともに、この時計クロックの周波数Ｆと、毎秒
当りのランダムパルスの数ｎとの比Ｆ／ｎの値を１０，
０００以上にすることにより、一様な出現頻度でもって
物理乱数を生成することを特徴とする物理乱数生成装
置。 - 【請求項３】 前記光放射ダイオードの光源と前記フォ
トダイオードとを３ｍｍ×３ｍｍ×０．６ｍｍ以下の薄
板状に一体形成するとともに各種の情報処理回路を備え
たＩＣカードやＩＣチップに封入し、この情報処理回路
に前記ランダムなパルスを乱数として供給することを特
徴とする請求項２に記載の物理乱数生成生成装置。 - 【請求項４】光放射ダイオードの光源から、ランダムに
連続して放射される光子の集団である光子塊を、シリコ
ンフォトダイオードを用いて独立した各電気の塊として
検出し、この各電気の塊をパルス整形器でパルスに変換
して、ランダムなパルスを生成する物理乱数生成装置に
おいて、 連続して生成するランダムパルス間の時間間隔を時計ク
ロックのパルス数で測定し、この計測値を乱数として使
用するとともに、この時計クロックの周波数Ｆと、毎秒
当りのランダムパルスの数ｎとの比Ｆ／ｎの値を数２，
０００以下にするとともに、時間間隔ｔの計測において
複数ビットカウンターを使用し、時間カウントを１、
２、３、…２５６、…ビット対応数へと順方向に計数す
る方法と、ビット対応数から…２５６、２５５、…１と
逆方向に計測する方法とを交互に用いることにより、一
様な乱数を生成することを特徴とする物理乱数生成装
置。 - 【請求項５】 前記光放射ダイオードの光源と前記フォ
トダイオードとを３ｍｍ×３ｍｍ×０．６ｍｍ以下の薄
板状に一体形成するとともに各種の情報処理回路を備え
たＩＣカードやＩＣチップに封入し、この情報処理回路
に前記ランダムなパルスを乱数として供給することを特
徴とする請求項４に記載の物理乱数生成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14536299A JP2000305753A (ja) | 1999-04-16 | 1999-04-16 | 物理乱数生成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14536299A JP2000305753A (ja) | 1999-04-16 | 1999-04-16 | 物理乱数生成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000305753A true JP2000305753A (ja) | 2000-11-02 |
Family
ID=15383461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14536299A Pending JP2000305753A (ja) | 1999-04-16 | 1999-04-16 | 物理乱数生成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000305753A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004017191A1 (ja) * | 2002-08-14 | 2004-02-26 | Institute For Advanced Studies Co., Ltd. | 乱数生成装置及び乱数生成方法 |
| JP2006050577A (ja) * | 2004-06-30 | 2006-02-16 | Tsuyusaki Norihei | ランダムパルス発生源、これを用いた乱数及び／又は確率を発生するための方法、プログラム及び半導体デバイス |
| US8001168B2 (en) | 2004-06-30 | 2011-08-16 | Noriyoshi Tsuyuzaki | Random pulse generation source, and semiconductor device, method and program for generating random number and/or probability using the source |
| US8037117B2 (en) | 2004-05-24 | 2011-10-11 | Leisure Electronics Technology Co., Ltd. | Random number derivation method and random number generator using same |
| JP2013503374A (ja) * | 2009-08-27 | 2013-01-31 | ユニベルシテ リブル ドゥ ブリュッセル | ネットワーク分散量子乱数発生 |
| CN112882684A (zh) * | 2021-02-20 | 2021-06-01 | 合肥硅臻芯片技术有限公司 | 量子随机数芯片的封装结构及其量子随机数生成方法 |
-
1999
- 1999-04-16 JP JP14536299A patent/JP2000305753A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2006050577A (ja) * | 2004-06-30 | 2006-02-16 | Tsuyusaki Norihei | ランダムパルス発生源、これを用いた乱数及び／又は確率を発生するための方法、プログラム及び半導体デバイス |
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| JP2013503374A (ja) * | 2009-08-27 | 2013-01-31 | ユニベルシテ リブル ドゥ ブリュッセル | ネットワーク分散量子乱数発生 |
| CN112882684A (zh) * | 2021-02-20 | 2021-06-01 | 合肥硅臻芯片技术有限公司 | 量子随机数芯片的封装结构及其量子随机数生成方法 |
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