KR20200082469A - 난수 생성기 - Google Patents

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KR20200082469A
KR20200082469A KR1020180173082A KR20180173082A KR20200082469A KR 20200082469 A KR20200082469 A KR 20200082469A KR 1020180173082 A KR1020180173082 A KR 1020180173082A KR 20180173082 A KR20180173082 A KR 20180173082A KR 20200082469 A KR20200082469 A KR 20200082469A
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Abstract

난수 생성기가 개시된다. 개시된 난수 생성기는 펌핑에 의해 단광자들을 방출하는 단광자 방출원; 상기 단광자 방출원으로부터 방출된 상기 단광자들을 내부로 가이드하며 양 단부에는 상기 단광자들이 출사되는 제1 및 제2 출력단이 마련되는 도파관; 및 상기 제1 및 제2 출력단에 마련되어 상기 단광자들을 검출하는 제1 및 제2 단광자 검출기를 포함한다.

Description

난수 생성기{Random number generator}
난수 생성기에 관한 것으로 상세하게는 소형으로 구현할 수 있는 온 칩(On-chip) 형 양자 난수 생성기에 관한 것이다.
난수(random number)는 특정된 순서나 규칙을 가지고 있지 않아 예측하기 어려운 수를 말하며, 이러한 난수는 컴퓨터 과학, 공학, 정보 보안 등의 분야에서 사용되며, 특히 금융 서비스 분야 또는 통신 분야 등에서 보안 인증을 위해 유용하게 사용될 수 있다.
기존에는 수학적 알로리즘을 이용하여 난수를 생성하는 난수 생성기가 사용되었으나, 이러한 난수 생성기에 의해 생성된 난수는 유사 난수(pseudo random number)로서 예측이 가능하다는 문제가 있다. 한편, 최근에는 양자역학 원리를 이용하여 예측이 불가능한 순수한 난수(true random number)를 생성할 수 있는 양자 난수 생성기가 연구되고 있다.
예시적인 실시예는 소형으로 구현할 수 있는 온 칩형 양자 난수 생성기를 제공한다.
일 측면에 있어서,
펌핑에 의해 단광자들(single photons)를 방출하는 단광자 방출원(single photon emitter);
상기 단광자 방출원으로부터 방출된 상기 단광자들을 내부로 가이드하며 양 단부에는 상기 단광자들이 출사되는 제1 및 제2 출력단(output terminal)이 마련되는 도파관(waveguide); 및
상기 제1 및 제2 출력단에 마련되어 상기 단광자들을 검출하는 제1 및 제2 단광자 검출기(single photon detector);를 포함하는 난수 생성기가 제공된다.
상기 단광자 방출원으로부터 방출된 단광자들 각각은 상기 도파관의 제1 및 제2 출력단 중 하나로 랜덤하게 출사될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 및 제2 단광자 검출기에 의해 검출된 신호에 따라 난수를 형성할 수 있다.
상기 단광자 방출원은 상기 도파관의 내부 또는 상기 도파관의 주위에 마련될 수 있다. 상기 단광자 방출원으로부터 방출된 상기 단광자들은 상기 도파관의 내부로 직접 형성될 수 있다.
상기 난수 생성기는 상기 단광자 방출원을 펌핑시키는 펌핑 소스(pumping source)를 더 포함할 수 있다.
상기 펌핑 소스는 상기 단광자 방출원을 광 펌핑시키는 광 펌핑 소스 또는 상기 단광자 방출원을 전기 펌핑시키는 전기 펌핑 소스를 포함할 수 있다.
상기 광 펌핑 소스는 레이저 광원을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 레이저 광원은 레이저 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 전기 펌핑 소스는 상기 단광자 방출원에 전기장을 인가하는 복수의 전극을 포함할 수 있다.
상기 난수 생성기는 상기 도파관에 마련되는 광 증폭을 위한 진기(resonator)를 더 포함할 수 있다.
상기 단광자 방출원, 상기 도파관 및 상기 제1 및 제2 단광자 검출기는 기판 상에 마련될 수 있다. 상기 기판은 반도체 기판을 포함할 수 있다.
상기 단광자 방출원은 양자점(QD; Quantum Dot)을 포함할 수 있다.
상기 도파관은 실리콘 또는 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 단광자 검출기는 반도체 검출기, 전하 결합 소자(CCD; Charge Coupled Device) 또는 광전자 증배관(Photomultiplier Tube) 검출기를 포함할 수 있다.
다른 측면에 있어서,
펌핑 소스;
상기 펌핑 소서의 펌핑에 의해 단광자들를 방출하는 단광자 방출원;
상기 단광자 방출원으로부터 방출된 상기 단광자들을 내부로 가이드하며 양 단부에는 상기 단광자들이 출사되는 제1 및 제2 출력단이 마련되는 도파관; 및
상기 제1 및 제2 출력단에 마련되어 상기 단광자들을 검출하는 제1 및 제2 단광자 검출기;를 포함하는 난수 생성기가 제공된다.
상기 펌핑 소스, 상기 단광자 방출원, 상기 도파관 및 상기 제1 및 제2 단광자 검출기는 기판 상에 마련될 수 있다.
상기 펌핑 소스는 상기 단광자 방출원을 광 펌핑시키는 광 펌핑 소스 또는 상기 단광자 방출원을 전기 펌핑시키는 전기 펌핑 소스를 포함할 수 있다.
상기 단광자 방출원은 상기 도파관의 내부 또는 상기 도파관의 주위에 마련될 수 있다.
상기 단광자 방출원은 양자점을 포함할 수 있다.
상기 난수 생성기는 상기 도파관에 마련되는 광 증폭을 위한 공진기를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에 의하면, 펌핑 소스, 단광자 방출원, 도파관, 단광자 검출기 등과 같은 모든 구성 요소들이 기판 상에 집적될 수 있으므로 비교적 저렴한 비용으로 소형화된 온 칩형 난수 생성기를 구현할 수 있다. 또한, 양자역학적 원리를 이용함으로써 예측이 불가능한 순수한 난수를 생성할 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 난수 생성기를 도시한 사사도이다.
도 2는 도 1의 I-I'선을 따라 본 단면도이다.
도 3은 다른 예시적인 실시예에 따른 난수 생성기를 도시한 사사도이다.
도 4는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 난수 생성기를 도시한 사사도이다.
도 5는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 난수 생성기를 도시한 사사도이다.
도 6은 또 다른 예시적인 실시예에 따른 난수 생성기를 도시한 사사도이다.
도 7은 또 다른 예시적인 실시예에 따른 난수 생성기를 도시한 사사도이다.
도 8은 또 다른 예시적인 실시예에 따른 난수 생성기를 도시한 사사도이다.
도 9는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 난수 생성기를 도시한 사사도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 예시적인 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
“상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 한정되는 것은 아니다. 모든 예들 또는 예시적인 용어의 사용은 단순히 기술적 사상을 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 난수 생성기를 도시한 사사도이다. 그리고, 도 2는 도 1의 I-I'선을 따라 본 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 난수 생성기(100)는 단광자 방출원(130)과, 도파관(140)과, 제1 및 제2 단광자 검출기(151,152)를 포함한다. 여기서, 단광자 방출원(130)은 도파관(140)의 내부에 마련되어 있으며, 도파관(140)의 양단부에는 각각 제1 및 제2 단광자 검출기(151,152)가 마련되어 있다.
단광자 방출원(130), 도파관(140), 제1 및 제2 단광자 검출기(151,152)는 기판(110)에 마련될 수 있다. 여기서, 기판(110)으로는 예를 들면 실리콘 기판 등과 같은 반도체 기판이 사용될 수 있다. 하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
단광자 방출원(130)은 광 펌핑(optical pumping)에 의해 단광자들(single photons, 도 2의 P)을 방출할 수 있다. 이를 위해 기판(110)에는 단광자 방출원(130)에 광을 조사하는 광 펌핑 소스(optical pumping source)가 마련될 수 있다. 광 펌핑 소스는 예를 들면 레이저 광(L)을 방출하는 레이저 광원(120)을 포함할 수 있다.
레이저 광원(120)은 도파관(140)의 내부에 마련된 단광자 방출원(130)에 레이저 광(L)을 조사함으로써 단광자 방출원(130)으로부터 단광자들(P)을 방출시킬 수 있다. 이 레이저 광원(120)으로는 예를 들면 레이저 다이오드(laser diode)가 사용될 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 여기서, 레이저 광원(120)은 예를 들면 펄스형의 레이저 광(L)을 출사할 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니며 레이저 광원은 연속파형 레이저 광(L)을 출사할 수도 있다.
단광자 방출원(130)은 레이저 광원(120)으로부터 방출된 레이저 광(L)의 조사에 의해 단광자들(P)을 순차적으로(sequentially) 방출시킬 수 있다. 이러한 단광자 방출원(130)은 예를 들면, 양자점(QD: Quantum Dot)을 포함할 수 있다. 양자점은 대략 수 나노미터의 크기를 가지는 반도체 입자로서, 예를 들면, CdSe, CdS, PbSe, PbS, InAs, InP 또는 CdSeS 등을 포함할 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시적인 것으로 이외에도 양자점은 다른 다양한 반도체 물질을 포함할 수 있다. 양자점은 예를 들면, 코어-쉘(core-shell) 구조를 가질 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
레이저 광원(120)으로부터 방출된 레이저 광(L)이 양자점에 조사되면, 양자점은 여기되었다가 다시 원 상태로 돌아오게 되고, 이 과정에서 특정한 에너지를 가지는 단광자들(P)이 순차적으로 방출될 수 있다.
단광자 방출원(130)으로부터 방출되는 광자들(P)은 도파관(140)의 내부에 형성될 수 있다. 구체적으로, 단광자 방출원(130)으로부터 방출되는 광자들(P)은 별도의 커플링 과정(coupling process) 없이 도파관(140)의 내부에 직접 형성될 수 있다.
도파관(140)은 단광자 방출원(130)으로부터 방출된 단광자들(P)의 진행을 가이드하는 역할을 할 수 있다. 기판(110)이 예를 들어 실리콘을 포함하는 경우에 도파관(140)은 예를 들면 실리콘 또는 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시적인 것으로 이외에도 도파관(140)은 광자들(P)의 진행을 가이드할 수 있는 다양한 물질을 포함할 수 있다.
도파관(140)의 양 단부에는 단광자 방출원(130)으로부터 방출된 광자들(P)이 출사되는 제1 및 제2 출력단(output terminal, 141,142)이 마련되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 단광자 방출원(130)으로부터 방출된 광자들(P) 각각은 도파관(140)의 제1 출력단(141)의 방향(예를 들면, -x 방향) 및 제2 출력단(142)의 방향(예를 들면, +x 방향) 중 어느 하나로 랜덤하게 진행하여 출사될 수 있다. 구체적으로, 도파관(140)의 비편향성(unbiasedness)으로 인해 도파관(140) 내의 광자(P)가 제1 출력단(141)의 방향(예를 들면, -x 방향) 및 제2 출력단(142)의 방향(예를 들면, +x 방향) 중 어느 하나로 진행할 확률은 50%가 되므로, 도파관(140) 내의 광자(P)가 제1 출력단(141)의 방향으로 진행할 지 또는 제2 출력단(142)의 방향으로 진행할 지 여부는 예측할 수 가 없게 된다.
제1 및 제2 출력단(141,142)에는 광자들({P}을 검출하는 제1 및 제2 단광자 검출기(151,152)가 마련되어 있다. 제1 단광자 검출기(151)는 도파관(140)의 제1 출력단(141)으로부터 출사되는 광자(P)를 검출할 수 있으며, 제2 단광자 검출기(152)는 도파관(140)의 제2 출력단(142)으로부터 출사되는 광자(P)를 검출할 수 있다. 제1 및 제2 단광자 검출기(151,152) 각각은 예를 들면, 반도체 검출기, 전하 결합 소자(CCD; Charge Coupled Device) 또는 광전자 증배관(Photomultiplier Tube) 검출기를 포함할 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시적인 것이다.
이상과 같은 구조의 난수 생성기(100)에서, 레이저 광원(120)으로부터 방출된 레이저 광(L)이 도파관(140)의 내부에 마련된 단광자 방출원(130)에 조사되면 광 펌핑에 의해 단광자 방출원(130)은 단광자들(P)을 순차적으로 방출하게 된다. 이어서, 단광자 방출원(130)으로부터 방출된 단광자들(P) 각각은 도파관(140) 내부를 진행하면서 제1 출력단(141)의 방향이나 제2 출력단(142)의 방향으로 랜덤하게 출사된다. 다음으로, 재1 및 제2 단광자 검출기(151,152)는 제1 및 제2 출력단(141,142)에서 출사되는 광자들(P)을 검출하게 된다.
제1 및 제2 단광자 검출기(151,152)에 의해 광자들(L)이 검출됨으로써 난수가 만들어질 수 있다. 이를 구체적으로 설명하면, 단광자 방출원(130)으로부터 방출된 하나의 단광자(P)가 도파관(140)의 제1 출력단(141)에서 출사되어 제1 단광자 검출기(151)에 의해 검출되는 경우에는 "0"으로 설정되고, 단광자 방출원(130)으로부터 방출된 하나의 단광자(P)가 도파관(140)의 제2 출력단(142)에서 출사되어 제2 단광자 검출기(152)에 의해 검출되는 경우에는 "1"으로 설정될 수 있다. 한편, 이와 반대로 설정하는 것도 가능하다.
이와 같이, 단광자 방출원(130)으로부터 방출된 하나의 단광자가 제1 출력단(141)에서 출사되는지 또는 제2 출력단(142)에서 출사되는지 여부에 따라 1 bit가 형성될 수 있다. 이에 따라, 단광자 방출원(130)으로부터 순차적으로 방출되는 단광자들(P)에 의해 예측이 불가능한 순수한 난수(true random number)를 생성할 수 있게 된다.
기존에 광자(photon)의 양자역학적인 비결정성을 이용한 난수 생성기가 연구되었으나, 이러한 난수 생성기는 편광판이나 거울 들과 같은 광학 부품이 필요함으로써 소형화를 구현하기가 어렵고 비용도 증가하는 문제가 있다. 그러나, 본 실시예에 따르면, 레이저 광원(120), 단광자 방출원(130), 도파관(140), 제1 및 제2 단광자 검출기(151,152) 등과 같은 모든 구성 요소들이 기판(110) 상에 집적될 수 있으므로 비교적 저렴한 비용으로 소형화된 온 칩형 난수 생성기(100)를 구현할 수 있다. 또한, 양자역학적 원리를 이용함으로써 예측이 불가능한 순수한 난수를 생성할 수 있다.
도 3은 다른 예시적인 실시예에 따른 난수 생성기를 도시한 사사도이다. 이하에서는 전술한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 3을 참조하면, 난수 생성기(200)는 레이저 광원(220)과, 단광자 방출원(230)과, 도파관(240)과, 공긴기(resonator, 270)와 제1 및 제2 단광자 검출기(251,252)를 포함한다. 여기서, 레이저 광원(220), 단광자 방출원(230), 도파관(240), 공진기(270), 제1 및 제2 단광자 검출기(251,252)는 기판(210)에 마련될 수 있다.
본 실시예에서, 도파판(240)에는 광 증폭을 위한 공진기(270)가 마련되어 있으며, 이 공진기(270) 내부에 단광자 방출원(230)이 마련되어 있다. 그리고, 도파관(240)의 양단부에는 각각 제1 및 제2 단광자 검출기(251,252)가 마련되어 있다.
레이저 광원(220)은 광 펌핑 소스로서 단광자 방출원(230)에 레이저 광(L)을 조사하여 단광자 방출원(230)으로부터 단광자들을 방출시킬 수 있다. 레이저 광원(220)으로는 예를 들면 레이저 다이오드가 사용될 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 여기서, 레이저 광원(220)은 예를 들면 펄스형의 레이저 광(L) 또는 연속파형 레이저 광(L)을 출사할 수 있다.
단광자 방출원(230)은 레이저 광원(220)으로부터 방출된 레이저 광(L)의 조사에 의해 단광자들을 순차적으로 방출시킬 수 있다. 이러한 단광자 방출원(230)은 예를 들면, 양자점을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
단광자 방출원(230)은 공진기(270)의 내부에 마련되어 있다. 이에 따라, 레이저 광원(220)에서 출사된 레이저 광(L)의 조사에 의해 단광자 방출원(230)으로부터 방출되는 광자들은 공진기(270)의 내부에 형성될 수 있다. 여기서, 공진기(270)는 내부의 미러 구조를 이용하여 광을 증폭시켜 출사시키는 것으로, 단광자 방출원(230)으로부터 발생되는 광을 증폭시켜 도파관(240) 쪽으로 출사시킬 수 있다.
도파관(240)은 단광자 방출원(230)으로부터 발생되고 공진기(270)에 의해 증폭된 단광자들의 진행을 가이드할 수 있다. 이러한 도파관(240)의 양 단부에는 광자들이 출사되는 제1 및 제2 출력단(241,242)이 마련되어 있다. 그리고, 제1 및 제2 출력단(241,242)에는 광자들을 검출하는 제1 및 제2 단광자 검출기(251,252)가 마련되어 있다. 제1 단광자 검출기(251)는 도파관(240)의 제1 출력단(241)으로부터 출사되는 광자를 검출할 수 있으며, 제2 단광자 검출기(252)는 도파관(240)의 제2 출력단(242)으로부터 출사되는 광자를 검출할 수 있다.
전술한 바와 같이, 단광자 방출원(230)으로부터 방출된 광자들 각각은 공진기(270)에 의해 증폭된 후, 도파관(240)의 제1 출력단(241)의 방향 및 제2 출력단(242)의 방향 중 어느 하나로 랜덤하게 진행하여 출사될 수 있다. 그리고, 이렇게 랜덤하게 출사되는 광자들을 제1 및 제2 단광자 검출기(251,252)가 검출함으로써 난수가 형성될 수 있다.
본 실시예에 따른 난수 생성기(200)에서는 도파관(240)에 광 증폭을 위한 공진기(270)를 마련함으로써 펌핑 효율이 향상될 수 있고, 이에 따라, 단광자의 검출 효율이 향상될 수 있다.
도 4는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 난수 생성기를 도시한 사사도이다.
도 4를 참조하면, 난수 생성기(300)는 레이저 광원(320)과, 단광자 방출원(330)과, 도파관(340)과, 제1 및 제2 단광자 검출기(351,352)를 포함한다. 여기서, 레이저 광원(320), 단광자 방출원(330), 도파관(340) 제1 및 제2 단광자 검출기(351,352)는 기판(310)에 마련될 수 있다. 본 실시예에서, 단광자 방출원(330)은 도파관(340)의 외측에 마련되어 있으며, 도파관(340)의 양단부에 각각 제1 및 제2 단광자 검출기(351,352)가 마련되어 있다.
레이저 광원(320)은 광 펌핑 소스로서 단광자 방출원(330)에 레이저 광(L)을 조사하여 단광자 방출원(330)으로부터 단광자들을 방출시킬 수 있다. 레이저 광원(320)으로는 예를 들면 레이저 다이오드가 사용될 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 여기서, 레이저 광원(320)은 예를 들면 펄스형의 레이저 광(L) 또는 연속파형 레이저 광(L)을 출사할 수 있다.
단광자 방출원(330)은 레이저 광원(320)으로부터 방출된 레이저 광(L)의 조사에 의해 단광자들을 방출시킬 수 있다. 이러한 단광자 방출원(330)은 예를 들면, 양자점을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 단광자 방출원(330)은 도파관(340)의 외측에 마련될 수 있다. 도 4에는 단광자 방출원(330)이 도파관(340)과 접촉하여 마련된 경우가 도시되어 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 단광자 방출원(330)은 도파관(340)의 주변에서 도파관(340)과 이격되게 마련될 수도 있다.
단광자 방출원(330)으로부터 방출되는 광자들은 도파관(340)의 내부에 형성될 수 있다. 구체적으로, 단광자 방출원(330)에서 발생되는 광은 별도의 커플링 장치 없이 도파관(340)의 내부로 입사될 수 있으며, 이에 따라 단광자 방출원(330)으로부터 방출된 광자들은 도파관(340)의 내부에 직접 형성될 수 있다.
도파관(340)은 단광자 방출원(330)으로부터 방출된 단광자들의 진행을 가이드하는 역할을 할 수 있다. 이러한 도파관(340)의 양 단부에는 단광자 방출원(330)으로부터 방출된 광자들이 출사되는 제1 및 제2 출력단(341,342)이 마련되어 있다.
제1 및 제2 출력단(341,342)에는 광자들을 검출하는 제1 및 제2 단광자 검출기(351,352)가 마련되어 있다. 제1 단광자 검출기(351)는 도파관(340)의 제1 출력단(341)으로부터 출사되는 광자를 검출할 수 있으며, 제2 단광자 검출기(352)는 도파관(340)의 제2 출력단(342)으로부터 출사되는 광자를 검출할 수 있다.
전술한 바와 같이, 단광자 방출원(330)으로부터 방출된 광자들 각각은 도파관(340)의 제1 출력단(341)의 방향 및 제2 출력단(342)의 방향 중 어느 하나로 랜덤하게 진행하여 출사될 수 있다. 그리고, 이렇게 랜덤하게 출사되는 광자들을 제1 및 제2 단광자 검출기(351,352)가 검출함으로써 난수가 형성될 수 있다.
도 5는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 난수 생성기를 도시한 사사도이다.
도 5를 참조하면, 난수 생성기(400)는 레이저 광원(420)과, 단광자 방출원(430)과, 도파관(440)과, 공긴기(470)와 제1 및 제2 단광자 검출기(451,452)를 포함한다. 여기서, 레이저 광원(420), 단광자 방출원(430), 도파관(440), 공진기(470), 제1 및 제2 단광자 검출기(451,452)는 기판(410)에 마련될 수 있다.
본 실시예에서, 도파판(440)에는 공진기(470)가 마련되어 있으며, 단광자 방출원(430)은 공진기(470)의 외측에 마련되어 있다. 그리고, 도파관(440)의 양단부에는 각각 제1 및 제2 단광자 검출기(451,452)가 마련되어 있다.
레이저 광원(420)은 광 펌핑 소스로서 단광자 방출원(430)에 레이저 광(L)을 조사하여 단광자 방출원(430)으로부터 단광자들을 방출시킬 수 있다. 레이저 광원(420)으로는 예를 들면 레이저 다이오드가 사용될 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다.
단광자 방출원(430)은 레이저 광원(420)으로부터 방출된 레이저 광(L)의 조사에 의해 단광자들을 방출시킬 수 있다. 이러한 단광자 방출원(430)은 예를 들면, 양자점을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 단광자 방출원(430)은 공진기(470)의 외측에 마련될 수 있다. 도 5에는 단광자 방출원(430)이 공진기(470)와 접촉하여 마련된 경우가 도시되어 있지만, 단광자 방출원(430)은 공진기(470)의 주변에서 공진기(470)와 이격되게 마련될 수도 있다.
단광자 방출원(430)으로부터 방출되는 광자들은 공진기(440)의 내부에 형성될 수 있다. 구체적으로, 단광자 방출원(430)에서 발생되는 광은 별도의 커플링 장치 없이 공진기(470)의 내부로 입사될 수 있으며, 이에 따라 단광자 방출원(430)으로부터 방출된 광자들은 공진기(470)의 내부에 직접 형성될 수 있다.
공진기(470)는 미러 구조를 이용하여 광을 증폭시켜 출사시키는 것으로, 단광자 방출원(430)으로부터 발생되는 광을 증폭시켜 도파관(440) 쪽으로 출사시킬 수 있다. 이에 따라, 단광자의 검출 효율이 향상될 수 있다.
도파관(440)은 단광자 방출원(430)으로부터 방출되고 공진기(470)에 의해 증폭된 단광자들의 진행을 가이드할 수 있다. 이러한 도파관(440)의 양 단부에는 광자들이 출사되는 제1 및 제2 출력단(441,442)이 마련되어 있다. 그리고, 제1 및 제2 출력단(441,442)에는 광자들을 검출하는 제1 및 제2 단광자 검출기(451,452)가 마련되어 있다. 제1 단광자 검출기(451)는 도파관(440)의 제1 출력단(441)으로부터 출사되는 광자를 검출할 수 있으며, 제2 단광자 검출기(452)는 도파관(440)의 제2 출력단(442)으로부터 출사되는 광자를 검출할 수 있다.
전술한 바와 같이, 단광자 방출원(430)으로부터 방출된 광자들 각각은 공진기(470)에 의해 증폭된 후, 도파관(440)의 제1 출력단(441)의 방향 및 제2 출력단(442)의 방향 중 어느 하나로 랜덤하게 진행하여 출사될 수 있다. 그리고, 이렇게 랜덤하게 출사되는 광자들을 제1 및 제2 단광자 검출기(451,452)가 검출함으로써 난수가 형성될 수 있다.
도 6은 또 다른 예시적인 실시예에 따른 난수 생성기를 도시한 사사도이다.
도 6을 참조하면, 난수 생성기(500)는 단광자 방출원(530)과, 도파관(540)과, 제1 및 제2 단광자 검출기(551,552)를 포함한다. 여기서, 단광자 방출원(530)은 도파관(540)의 내부에 마련되어 있으며, 도파관(540)의 양단부에는 각각 제1 및 제2 단광자 검출기(551,552)가 마련되어 있다.
단광자 방출원(530), 도파관(540), 제1 및 제2 단광자 검출기(551,552)는 기판(510)에 마련될 수 있다. 여기서, 기판(510)으로는 예를 들면 실리콘 기판 등과 같은 반도체 기판이 사용될 수 있다. 하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
단광자 방출원(530)은 전기적 펌핑(electrical pumping)에 의해 단광자들을 방출할 수 있다. 이를 위해 기판(510)에는 전기적 펌핑 소스(electrical pumping source)가 마련될 수 있다. 전기적 펌핑 소스는 단광자 방출원(530)에 전기장을 인가하는 제1 및 제2 전극(521,522)을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 전극은 도파관(521,522)의 내부에 마련된 단광자 방출원(530)에 전기장을 인가함으로써 단광자 방출원(530)으로부터 단광자들을 방출시킬 수 있다. 이러한 제1 및 제2 전극(521,522)은 도파관(540)의 외측에 마련될 수 있다. 도 6에서는 제1 및 제2 전극(521,522)이 도파관(540)의 외면에 접촉하여 마련된 경우가 예시적으로 도시되어 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 및 제2 전극(521,522)은 도파관(540)의 주변에서 도파관(540)과 이격되게 마련될 수도 있다.
단광자 방출원(530)은 제1 및 제2 전극(521,522)에 인가된 전압차에 의해 형성되는 전기장에 의해 단광자들을 방출시킬 수 있다. 이러한 단광자 방출원(530)은 예를 들면, 양자점을 포함할 수 있다. 양자점은 대략 수 나노미터의 크기를 가지는 반도체 입자로서, 예를 들면, CdSe, CdS, PbSe, PbS, InAs, InP 또는 CdSeS 등을 포함할 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시적인 것으로 이외에도 양자점은 다른 다양한 반도체 물질을 포함할 수 있다. 양자점은 예를 들면, 코어-쉘(core-shell) 구조를 가질 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
단광자 방출원(530)으로부터 방출되는 광자들은 도파관(540)의 내부에 형성될 수 있다. 단광자 방출원(530)으로부터 방출되는 광자들은 별도의 커플링 과정(coupling process) 없이 도파관(540)의 내부에 직접 형성될 수 있다.
도파관(540)은 단광자 방출원(530)으로부터 방출된 단광자들의 진행을 가이드하는 역할을 할 수 있다. 기판(510)이 예를 들어 실리콘을 포함하는 경우에 도파관(540)은 예를 들면 실리콘 또는 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시적인 것으로 이외에도 도파관(540)은 광자들의 진행을 가이드할 수 있는 다양한 물질을 포함할 수 있다. 도파관(540)의 양 단부에는 단광자 방출원(530)으로부터 방출된 광자들이 출사되는 제1 및 제2 출력단(541,542)이 마련되어 있다.
단광자 방출원(530)으로부터 방출된 광자들 각각은 도파관(540)의 제1 출력단(541)의 방향 및 제2 출력단(542)의 방향 중 어느 하나로 랜덤하게 진행하여 출사될 수 있다.
제1 및 제2 출력단(541,542)에는 광자들을 검출하는 제1 및 제2 단광자 검출기(551,552)가 마련되어 있다. 제1 단광자 검출기(551)는 도파관(540)의 제1 출력단(541)으로부터 출사되는 광자를 검출할 수 있으며, 제2 단광자 검출기(552)는 도파관(540)의 제2 출력단(542)으로부터 출사되는 광자를 검출할 수 있다. 제1 및 제2 단광자 검출기(551,552) 각각은 예를 들면, 반도체 검출기, 전하 결합 소자(CCD; Charge Coupled Device) 또는 광전자 증배관(Photomultiplier Tube) 검출기를 포함할 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시적인 것이다.
이상과 같은 구조의 난수 생성기(500)에서, 제1 및 제 전극(521,522)에 의해 도파관(540)의 내부에 마련된 단광자 방출원(530)에 전기장이 인가되면 전기적 펌핑에 의해 단광자 방출원(530)은 단광자들을 방출할 수 있다. 이어서, 단광자 방출원(530)으로부터 방출된 단광자들 각각은 도파관(540) 내부를 진행하면서 제1 출력단(541)의 방향이나 제2 출력단(542)의 방향으로 랜덤하게 진행하면서 제1 출력단(541) 또는 제2 출력단(542)에서 출사된다. 다음으로, 재1 및 제2 단광자 검출기(551,552)는 제1 및 제2 출력단(541,542)에서 출사되는 광자들을 검출함으로써 난수를 생성할 수 있다.
이와 같이, 단광자 방출원(530)으로부터 방출된 하나의 단광자가 제1 출력단(541)에서 출사되는지 또는 제2 출력단(542)에서 출사되는지 여부에 따라 1 bit가 형성될 수 있으며, 따라서, 단광자 방출원(530)으로부터 순차적으로 방출되는 단광자들에 의해 예측이 불가능한 순수한 난수(true random number)가 생성될 수 있게 된다. 또한, 난수 생성기(500)를 구성하는 모든 구성 요소들이 기판(510) 상에 집적될 수 있으므로 비교적 저렴한 비용으로 소형화된 온 칩형 난수 생성기(500)를 구현할 수 있다.
도 7은 또 다른 예시적인 실시예에 따른 난수 생성기를 도시한 사시도이다.
도 7을 참조하면, 난수 생성기(600)는 단광자 방출원(630)과, 도파관(640)과, 공긴기(670)와, 제1 및 제2 단광자 검출기(651,652)를 포함한다. 여기서, 단광자 방출원(630), 도파관(640), 공진기(670), 제1 및 제2 단광자 검출기(651,652)는 기판(610)에 마련될 수 있다.
본 실시예에서, 도파판(640)에는 광 증폭을 위한 공진기(670)가 마련되어 있으며, 이 공진기(670) 내부에 단광자 방출원(630)이 마련되어 있다. 그리고, 도파관(640)의 양단부에는 각각 제1 및 제2 단광자 검출기(651,652)가 마련되어 있다.
기판(610)에는 전기적 펌핑 소스가 마련될 수 있다. 여기서, 전기적 펌핑 소스는 단광자 방출원(630)에 전기장을 인가하는 제1 및 제2 전극(621,622)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 전극은 도파관(621,622)의 내부에 마련된 단광자 방출원(530)에 전기장을 인가함으로써 단광자 방출원(630)으로부터 단광자들을 방출시킬 수 있다.
이러한 제1 및 제2 전극(621,622)은 공진기(670)의 외측에 마련될 수 있다. 제1 및 제2 전극(621,622)이 공진기(670)의 외면에 접촉하여 마련되거나 또는 공진기(670)의 주변에서 공진기(670)와 이격되게 마련될 수도 있다. 단광자 방출원(630)은 제1 및 제2 전극(621,622)에 의해 인가된 전기장에 의해 단광자들을 방출시킬 수 있다. 이러한 단광자 방출원(630)은 예를 들면, 양자점을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
단광자 방출원(630)은 공진기(670)의 내부에 마련되어 있다. 이에 따라, 단광자 방출원(630)으로부터 방출되는 광자들은 공진기(670)의 내부에 형성될 수 있다. 여기서, 공진기(670)는 광을 증폭시켜 출사시키는 것으로, 단광자 방출원(630)으로부터 발생되는 광을 증폭시켜 도파관(640) 쪽으로 출사시킬 수 있다.
도파관(640)은 단광자 방출원(630)으로부터 발생되고 공진기(670)에 의해 증폭된 단광자들의 진행을 가이드할 수 있다. 이러한 도파관(640)의 양 단부에는 광자들이 출사되는 제1 및 제2 출력단(641,642)이 마련되어 있다. 그리고, 제1 및 제2 출력단(641,642)에는 광자들을 검출하는 제1 및 제2 단광자 검출기(651,652)가 마련되어 있다. 제1 단광자 검출기(651)는 도파관(640)의 제1 출력단(641)으로부터 출사되는 광자를 검출할 수 있으며, 제2 단광자 검출기(652)는 도파관(640)의 제2 출력단(642)으로부터 출사되는 광자를 검출할 수 있다.
전술한 바와 같이, 단광자 방출원(630)으로부터 방출된 광자들 각각은 공진기(670)에 의해 증폭된 후, 도파관(640)의 제1 출력단(641)의 방향 및 제2 출력단(642)의 방향 중 어느 하나로 랜덤하게 진행하여 출사될 수 있다. 그리고, 이렇게 랜덤하게 출사되는 광자들을 제1 및 제2 단광자 검출기(651,652)가 검출함으로써 난수가 형성될 수 있다.
본 실시예에 따른 난수 생성기(600)에서는 도파관(640)에 광 증폭을 위한 공진기(670)를 마련함으로써 펌핑 효율이 향상될 수 있고, 이에 따라, 단광자의 검출 효율이 향상될 수 있다.
도 8은 또 다른 예시적인 실시예에 따른 난수 생성기를 도시한 사시도이다.
도 8을 참조하면, 난수 생성기(700)는 단광자 방출원(730)과, 도파관(740)과, 제1 및 제2 단광자 검출기(751,752)를 포함한다. 여기서, 단광자 방출원(730), 도파관(740) 제1 및 제2 단광자 검출기(751,752)는 기판(710)에 마련될 수 있다. 본 실시예에서, 단광자 방출원(730)은 도파관(740)의 외측에 마련되어 있으며, 도파관(740)의 양단부에 각각 제1 및 제2 단광자 검출기(751,752)가 마련되어 있다.
기판(710)에는 전기적 펌핑 소스가 마련될 수 있다. 여기서, 전기적 펌핑 소스는 단광자 방출원(730)에 전기장을 인가하는 제1 및 제2 전극(721,722)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 전극(721,722)은 도파관(740)의 외측에 마련된 단광자 방출원(730)에 전기장을 인가함으로써 단광자 방출원(730)으로부터 단광자들을 방출시킬 수 있다.
단광자 방출원(730)은 전기장의 인가에 의해 단광자들을 방출시키는 것으로,예를 들면, 양자점을 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 단광자 방출원(730)은 도파관(740)과 접촉하여 마련되거나 또는 도파관(740)의 주변에서 도파관(740)과 이격되게 마련될 수도 있다.
제1 및 제2 전극(721,722)은 단광자 방출원(730)의 양측에 마련될 수 있다. 도 8에는 제1 및 제2 전극(721,722)이 단광자 방출원(730)과 접촉하여 마련되는 경우가 도시되어 있다. 하지만 이는 예시적인 것으로, 제1 및 제2 전극(721,722)은 단광자 방출원(730)의 주변에서 단광자 방출원(730)과 이격되게 마련될 수도 있다.
단광자 방출원(730)으로부터 방출되는 광자들은 도파관(740)의 내부에 형성될 수 있다. 구체적으로, 단광자 방출원(730)에서 발생되는 광은 별도의 커플링 장치 없이 도파관(740)의 내부로 입사될 수 있으며, 이에 따라 단광자 방출원(730)으로부터 방출된 광자들은 도파관(740)의 내부에 직접 형성될 수 있다.
도파관(740)은 단광자 방출원(730)으로부터 방출된 단광자들의 진행을 가이드하는 역할을 할 수 있다. 이러한 도파관(740)의 양 단부에는 단광자 방출원(730)으로부터 방출된 광자들이 출사되는 제1 및 제2 출력단(741,742)이 마련되어 있다.
제1 및 제2 출력단(741,742)에는 광자들을 검출하는 제1 및 제2 단광자 검출기(751,752)가 마련되어 있다. 제1 단광자 검출기(751)는 도파관(740)의 제1 출력단(741)으로부터 출사되는 광자를 검출할 수 있으며, 제2 단광자 검출기(752)는 도파관(740)의 제2 출력단(742)으로부터 출사되는 광자를 검출할 수 있다.
단광자 방출원(730)으로부터 방출된 광자들 각각은 도파관(740)의 제1 출력단(741)의 방향 및 제2 출력단(742)의 방향 중 어느 하나로 랜덤하게 진행하여 출사될 수 있다. 그리고, 이렇게 랜덤하게 출사되는 광자들을 제1 및 제2 단광자 검출기(751,752)가 검출함으로써 난수가 형성될 수 있다.
도 9는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 난수 생성기를 도시한 사시도이다.
도 9를 참조하면, 난수 생성기(800)는 단광자 방출원(830)과, 도파관(840)과, 공긴기(870)와, 제1 및 제2 단광자 검출기(851,852)를 포함한다. 여기서, 단광자 방출원(830), 도파관(840), 공진기(870), 제1 및 제2 단광자 검출기(851,852)는 기판(810)에 마련될 수 있다. 본 실시예에서, 도파판(840)에는 공진기(870)가 마련되어 있으며, 단광자 방출원(830)은 공진기(870)의 외측에 마련되어 있다. 그리고, 도파관(840)의 양단부에는 각각 제1 및 제2 단광자 검출기(851,852)가 마련되어 있다.
기판(810)에는 전기적 펌핑 소스가 마련될 수 있다. 여기서, 전기적 펌핑 소스는 단광자 방출원(830)에 전기장을 인가하는 제1 및 제2 전극(821,822)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 전극(821,822)은 공진기(870)의 외측에 마련된 단광자 방출원(830)에 전기장을 인가함으로써 단광자 방출원(830)으로부터 단광자들을 방출시킬 수 있다.
단광자 방출원(830)은 전기장의 인가에 의해 단광자들을 방출시키는 것으로,예를 들면, 양자점을 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 단광자 방출원(830)은 공진기(870)와 접촉하여 마련되거나 또는 공진기(870)의 주변에서 공진기(870)와 이격되게 마련될 수도 있다.
제1 및 제2 전극(821,822)은 단광자 방출원(830)의 양측에 마련될 수 있다. 제1 및 제2 전극(821,822)은 단광자 방출원(830)과 접촉하여 마련되거나 또는 단광자 방출원(830)의 주변에서 단광자 방출원(830)과 이격되게 마련될 수도 있다.
단광자 방출원(830)으로부터 방출되는 광자들은 공진기(840)의 내부에 형성될 수 있다. 구체적으로, 단광자 방출원(830)에서 발생되는 광은 별도의 커플링 장치 없이 공진기(870)의 내부로 입사될 수 있으며, 이에 따라 단광자 방출원(830)으로부터 방출된 광자들은 공진기(870)의 내부에 직접 형성될 수 있다. 공진기(870)는 단광자 방출원(830)으로부터 발생되는 광을 증폭시켜 도파관(840) 쪽으로 출사시킬 수 있으므로 단광자의 검출 효율이 향상될 수 있다.
도파관(840)은 단광자 방출원(830)으로부터 방출되고 공진기(870)에 의해 증폭된 단광자들의 진행을 가이드할 수 있다. 이러한 도파관(840)의 양 단부에는 광자들이 출사되는 제1 및 제2 출력단(841,842)이 마련되어 있다. 그리고, 제1 및 제2 출력단(841,842)에는 광자들을 검출하는 제1 및 제2 단광자 검출기(851,852)가 마련되어 있다. 제1 단광자 검출기(851)는 도파관(840)의 제1 출력단(841)으로부터 출사되는 광자를 검출할 수 있으며, 제2 단광자 검출기(852)는 도파관(840)의 제2 출력단(842)으로부터 출사되는 광자를 검출할 수 있다.
단광자 방출원(830)으로부터 방출된 광자들 각각은 공진기(870)에 의해 증폭된 후, 도파관(840)의 제1 출력단(841)의 방향 및 제2 출력단(842)의 방향 중 어느 하나로 랜덤하게 진행하여 출사될 수 있다. 그리고, 이렇게 랜덤하게 출사되는 광자들을 제1 및 제2 단광자 검출기(851,852)가 검출함으로써 난수가 형성될 수 있다.
이상과 같은 예시적인 실시예들에 따르면, 펌핑 소스, 단광자 방출원, 도파관, 단광자 검출기 등과 같은 모든 구성 요소들이 기판 상에 집적될 수 있으므로 비교적 저렴한 비용으로 소형화된 온 칩형 난수 생성기를 구현할 수 있다. 또한, 양자역학적 원리를 이용함으로써 예측이 불가능한 순수한 난수를 생성할 수 있다.이상에서 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이 가능하다.
100,200,300,400,500,600,700,800.. 난수 생성기
110,210,310,410,510,610,710,810.. 기판
120,220,320,420.. 레이저 광원
130,230,330,430,530,630,730,830.. 단광자 방출원
140,240,340,440,540,640,740,840.. 도파관
141,241,341,441,541,641,741,841.. 제1 출력단
142,242,342,442,542,642,742,842.. 제2 출력단
151,251,351,451,551,651,751,851.. 제1 단광자 검출기
152,252,352,452,552,652,752,852.. 제2 단광자 검출기
270,470,670,870.. 공진기
L.. 레이저 광
P.. 단광자

Claims (22)

  1. 펌핑에 의해 단광자들(single photons)을 방출하는 단광자 방출원(single photon emitter);
    상기 단광자 방출원으로부터 방출된 상기 단광자들을 내부로 가이드하며 양 단부에는 상기 단광자들이 출사되는 제1 및 제2 출력단(output terminal)이 마련되는 도파관(waveguide); 및
    상기 제1 및 제2 출력단에 마련되어 상기 단광자들을 검출하는 제1 및 제2 단광자 검출기(single photon detector);를 포함하는 난수 생성기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단광자 방출원으로부터 방출된 단광자들 각각은 상기 도파관의 제1 및 제2 출력단 중 하나로 랜덤하게 출사되는 난수 생성기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 단광자 검출기에 의해 검출된 신호에 따라 난수를 형성하는 난수 생성기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 단광자 방출원은 상기 도파관의 내부 또는 상기 도파관의 주위에 마련되는 난수 생성기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 단광자 방출원으로부터 방출된 상기 단광자들은 상기 도파관의 내부로 직접 형성되는 난수 생성기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 단광자 방출원을 펌핑시키는 펌핑 소스(pumping source)를 더 포함하는 난수 생성기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 펌핑 소스는 상기 단광자 방출원을 광 펌핑시키는 광 펌핑 소스 또는 상기 단광자 방출원을 전기 펌핑시키는 전기 펌핑 소스를 포함하는 난수 생성기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 광 펌핑 소스는 레이저 광원을 포함하는 난수 생성기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 레이저 광원은 레이저 다이오드를 포함하는 난수 생성기.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 전기 펌핑 소스는 상기 단광자 방출원에 전기장을 인가하는 복수의 전극을 포함하는 난수 생성기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 도파관에 마련되는 광 증폭을 위한 공진기(resonator)를 더 포함하는 난수 생성기.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 단광자 방출원, 상기 도파관 및 상기 제1 및 제2 단광자 검출기는 기판 상에 마련되는 난수 생성기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 기판은 반도체 기판을 포함하는 난수 생성기.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 단광자 방출원은 양자점(QD; Quantum Dot)을 포함하는 난수 생성기.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 도파관은 실리콘 또는 실리콘 산화물을 포함하는 난수 생성기.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 단광자 검출기는 반도체 검출기, 전하 결합 소자(CCD; Charge Coupled Device) 또는 광전자 증배관(Photomultiplier Tube) 검출기를 포함하는 난수 생성기.
  17. 펌핑 소스;
    상기 펌핑 소서의 펌핑에 의해 단광자들을 방출하는 단광자 방출원;
    상기 단광자 방출원으로부터 방출된 상기 단광자들을 내부로 가이드하며 양 단부에는 상기 단광자들이 출사되는 제1 및 제2 출력단이 마련되는 도파관; 및
    상기 제1 및 제2 출력단에 마련되어 상기 단광자들을 검출하는 제1 및 제2 단광자 검출기;를 포함하는 난수 생성기.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 펌핑 소스, 상기 단광자 방출원, 상기 도파관 및 상기 제1 및 제2 단광자 검출기는 기판 상에 마련되는 난수 생성기.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 펌핑 소스는 상기 단광자 방출원을 광 펌핑시키는 광 펌핑 소스 또는 상기 단광자 방출원을 전기 펌핑시키는 전기 펌핑 소스를 포함하는 난수 생성기.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 단광자 방출원은 상기 도파관의 내부 또는 상기 도파관의 주위에 마련되는 난수 생성기.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 단광자 방출원은 양자점을 포함하는 난수 생성기.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 도파관에 마련되는 광 증폭을 위한 공진기를 더 포함하는 난수 생성기.

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