JP2020187761A - ミラーキャビティシステムにおける量子光学効果を利用した乱数の発生 - Google Patents
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Abstract
Description
この出願は、2015年3月4日に出願された米国仮特許出願第62/128,088号の35U.S.C.§119(e)に基づいて優先権利益を主張し、その開示はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
背景
成分が光学システムによって別々にランダム化される。
ビームエネルギーを細分化することを可能にする。すなわち、偏光板112は、キャビティ軸に直交するy軸に対する角度の偏光軸を有することができる。例えば、偏光板112は、y軸に対して22.5°の角度を形成することができるが、偏光回転を生成するために0°でない鋭角を使用することができる。図3は、複屈折媒体上の入射ビームの細分化を示す。入射ビームは、2つの新しい状態に細分化される、すなわち、例によれば、媒体の複屈折軸に沿ったものと、媒体の複屈折軸に垂直なものとがある。キャビティ内のビームがキャビティを横断するとき、図4に示すように、ビーム分岐プロセスが行われ、キャビティは、新たに偏光された細分化ビームを生成するビームを連続的に分割する。すなわち、初期入力ビームはキャビティを横断し、各往復、または構成に応じて各単一移動は、図4に示すように、増加する、分岐ビームとも呼ばれる、増加する数のビームを発生させる。
光検出器114、例えば、画素アレイ光検出器に提供される。
4/212に結合されてもよく、例えば処理装置116/212はサーバまたは他の場所に遠隔に位置してもよい。
ROM、及びフラッシュメモリ装置、磁気ディスク、例えば内部ハードディスクまたはリムーバブルディスク、光磁気ディスク、及びCD ROM及びDVD−ROMディスクなどの半導体メモリ装置を含むすべての形態の不揮発性メモリ、媒体及びメモリ装置が含まれる。プロセッサ及びメモリは、専用論理回路によって補完または組み込むことができる。
御されてもよい。セグメント308のサイズは、ランダム化閾値に達するためのビーム形状及び幅ならびにトラバーサル数に基づいて設定することができる。液晶または他の方法で実装される場合、セグメント308は、セグメントの中心にあるビームスポットの入射を最大にするように、そして入射角によって決定できるように、セグメントを離間させる機械的構造体に取り付けることができる。図示されていないが、同様に、整合する対のセグメントがミラー304のために形成されてもよい。
複屈折分割により光ビーム(例えば、レーザビームまたは他の任意の源)の光エネルギーを再分配するために使用される光学複屈折に基づくランダム化発生器を示した。各パスで分割を保証するために、キャビティ内に載置された光学素子を使用してビーム偏光が回転される。限定はされないが、液晶(LC)などの回転子を使用して、動作に必要な「混合量子」状態を維持することができる。この分割は、入射ビーム源に関連する光子数の統計的限界に達すると、ビームエネルギーのランダム化を誘導する。一例では、1Wの入力ビームが使用される場合、利用可能な光子は約6×1018であり、複屈折材料の約63回のトラバーサル後にエネルギーを合計263(〜6×10+18)回分割し、キャビティ内に残留し連続的に混合状態に回転する光子は、出力エネルギー分布が入力ビームの元の予測可能でコヒーレントな特性を保持しないように、ランダム横断運動量(すなわち、ランダムウォーキング)を獲得し始める。このランダム化閾値に達するために必要なトラバーサルの数は、Ebeam〜2(トラバーサルの数)によって決定される。
よい。例えば、特定の動作を実行するために、ハードウェアモジュールが永久的に設定されている専用回路またはロジック(例えば、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)または特定用途向け集積回路(ASIC)などの専用プロセッサのような)を含んでいてもよい。ハードウェアモジュールは、一時的に特定の動作を実行するためのソフトウェアで構成されているプログラマブルロジックまたは回路(例えば、汎用プロセッサまたは他のプログラマブルプロセッサ内に包含される)を含んでもよい。機械的に、専用及び恒久的に構成された回路において、または一時的に構成された回路(例えば、ソフトウェアによって構成された)において、ハードウェアモジュールを実装する決定は、コスト及び時間を考慮することによって駆動され得ることが理解されよう。
れてもよい。
かを使用して、多数の代替実施形態を実装することができる。
Claims (20)
- ランダム化発生光学システムであって、
ビーム源からのビームを受信するように構成される複屈折構造を備え、
前記複屈折構造は、複数の層を備え、
各層は、前の各層の複屈折軸とミスアライメントされた複屈折軸を有し、
前記複屈折構造の各層は、ビームが複屈折構造を伝搬するときにビームを分割するように配置され、次第に分岐されるビームを形成し、
複屈折構造を出る前記分岐されるビームによって生成されたランダム化エネルギーを受け取り、ランダム化エネルギーを並列ランダム化出力信号に変換するように配置された光検出器を備えるランダム化発生光学システム。 - 前記光検出器からの前記並列ランダム化出力信号を受信するように結合され、1つ以上のプロセッサと、実行されたときに、前記1つ以上のプロセッサに、
前記光検出器からの前記並列ランダム化出力信号を読み取ること、及び
前記並列ランダム化出力信号からNビットの乱数を生成すること、を行わせる、命令を格納する1つ以上のメモリと、を有する、ランダム化処理装置、をさらに備える、請求項1に記載のランダム化発生光学システム。 - 前記1つ以上のメモリが、実行されたときに、前記1つ以上のプロセッサに前記光検出器に連続的にアクセスさせて、異なる並列ランダム化出力信号を連続的に収集させる、さらなる命令を格納する、請求項2に記載のランダム化発生光学システム。
- 前記1つ以上のメモリが、実行されたときに、前記1つ以上のプロセッサに前記光検出器に定期的にまたは制御信号に応答してアクセスさせて、各アクセスが異なる並列ランダム化出力信号をもたらす、さらなる命令を格納する、請求項2に記載のランダム化発生光学システム。
- 前記光検出器が、画素のアレイから形成された画素化された光検出器であり、前記アレイ内の前記画素の少なくともいくつかが、ランダム化エネルギーを同時に受信して、各々がランダムな、並列ランダム化出力信号を集合的に形成する、並列画素出力信号を生成する、請求項1に記載のランダム化発生光学システム。
- 前記複屈折構造の複数の各層は、埋め込まれた偏光子素子を含む、請求項1に記載のランダム化発生光学システム。
- 前記埋め込まれた偏光子素子は、電気的に制御可能な、液晶偏光子素子である請求項6に記載のランダム化発生光学システム。
- 前記複数の偏光子素子が、複数の電気的に制御可能な偏光子回転子を含み、前記光学システムが、前記複数の電気的に制御可能な偏光子回転子のうちの少なくとも1つに電気的に結合されて、前記電気的に制御可能な偏光子回転子のうちの前記少なくとも1つのための電圧制御信号に摂動信号を印加し、それにより前記ランダム化エネルギーの上部に周期定常信号を形成する処理装置をさらに備える、請求項6に記載のランダム化発生光学システム。
- 前記複数の電気的に制御可能な偏光子回転子が、液晶偏光子回転子を備える、請求項8に記載のランダム化発生光学システム。
- 前記複数の電気的に制御可能な偏光子回転子が、電気的に制御された取り付けステージ
を通して調整可能である配向を有する偏光子または波長板を含む、請求項8に記載のランダム化発生光学システム。 - ランダム化を生成するための方法であって、
各層が前の各層の複屈折軸とミスアライメントされた複屈折軸を有する複数の層を備える複屈折構造内にビーム源からのビームを受信することと、
複屈折構造に入射している前記ビームが追加のビームに細分化されて、次第に分岐されるビームを集合的に形成するように、前記ビームを前記複屈折構造の層に通過させることにより、前記ビームを細分化することと、
複屈折構造を出る前記分岐されるビームによって生成されるランダム化エネルギーを光検出器で検出することと、
前記光検出器で検出された前記ランダム化エネルギーから並列ランダム化出力信号を生成することと、を含む、ランダム化を生成するための方法。 - ランダム化処理装置において、前記光検出器からの前記並列ランダム化出力信号を読み取ることと、
前記読み取られた並列ランダム化出力信号からNビットの乱数を生成することと、をさらに含む、請求項11に記載のランダム化を生成するための方法。 - 前記光検出器に連続的にアクセスして、異なる並列ランダム化出力信号を連続的に収集することをさらに含む、請求項12に記載のランダム化を生成するための方法。
- 前記光検出器に定期的にまたは制御信号に応答してアクセスして、各アクセスが異なる並列ランダム化出力信号をもたらすことさらに含む、請求項12に記載のランダム化を生成するための方法。
- 前記光検出器が、画素のアレイから形成された画素化された光検出器であり、
前記アレイ内の前記画素の少なくともいくつかによって、前記ランダム化エネルギーを同時に受信して、各々がランダムな、前記並列ランダム化出力信号を集合的に形成する、並列画素出力信号を生成する、請求項11に記載のランダム化を生成するための方法。 - 前記複屈折構造の複数の各層は、埋め込まれた偏光子素子を含む、請求項11に記載のランダム化を生成するための方法。
- 前記埋め込まれた偏光子素子は、電気的に制御可能な、液晶偏光子素子である請求項16に記載のランダム化を生成するための方法。
- 前記複数の偏光子素子が、複数の電気的に制御可能な偏光子回転子を含み、
前記偏光子素子の少なくとも1つを電気的に制御して、電気的に制御可能な前記偏光子回転子の前記少なくとも1つのための電圧制御信号に摂動信号を印加し、それにより、前記ランダム化エネルギーの上部に周期定常信号を形成することをさらに含む、請求項16に記載のランダム化を生成するための方法。 - 前記複数の電気的に制御可能な偏光子回転子が、液晶偏光子回転子を備える、
請求項18に記載のランダム化を生成するための方法。 - 前記複数の電気的に制御可能な偏光子回転子が、電気的に制御された取り付けステージを通して調整可能である配向を有する偏光子または波長板を含む、請求項18に記載のランダム化を生成するための方法。
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