Urządzenie generuje sekwencje liczb ponad 100 razy szybciej niż inne generatory.
Według normalnych standardów, projekt nowego lasera jest całkowitym niewypałem. Zamiast wytwarzać wyraźną, stałą wiązkę, laser rzuca rozmytą plamę światła, pełną losowo migoczących plamek jasności. Jednak dla zespołu fizyków, nieuporządkowane działanie lasera jest jego największą zaletą. Chaotyczne fluktuacje w świetle lasera można przetłumaczyć na 254 biliony przypadkowych cyfr na sekundę – ponad 100 razy szybciej niż inne generatory liczb losowych zasilane laserem, donoszą naukowcy.
„To wspaniały krok w kierunku bardziej wydajnego generowania liczb losowych” – mówi Rajarshi Roy, fizyk z Uniwersytetu Maryland w College Park, który nie brał udziału w badaniach.
Generatory liczb losowych są cennymi narzędziami w informatyce. Używa się ich do tworzenia kluczy szyfrujących, które szyfrują prywatne dane, takie jak hasła i numery kart kredytowych, aby informacje mogły bezpiecznie podróżować przez Internet. Symulacje komputerowe złożonych systemów, takich jak klimat Ziemi lub giełda, również wymagają wielu liczb losowych, aby właściwie uchwycić przypadkowe zdarzenia, które zdarzają się w prawdziwym życiu.
Lasery mogą generować ciągi liczb losowych dzięki drobnym, naturalnie występującym fluktuacjom częstotliwości światła w czasie. Ale używanie wiązki laserowej do generowania liczb losowych jest jak wielokrotne rzucanie jedną kością. Aby wygenerować wiele ciągów przypadkowych cyfr z jednego lasera naraz. Fizyk Hui Cao z Uniwersytetu Yale i jego współpracownicy wymyślili nowy projekt.
W laserze opracowanym przez zespół, światło przed wyjściem z urządzenia odbija się od luster umieszczonych na obu końcach wnęki w kształcie klepsydry. Ten nieregularny kształt pozwala falom świetlnym o różnych częstotliwościach rykoszetować przez laser i nakładać się na siebie. W rezultacie, gdy laser świeci na powierzchnię, jego światło zawiera stale zmieniający się wzór maleńkich punkcików, które rozjaśniają się i ściemniają losowo. Jasność w każdym miejscu tego wzoru w czasie może być przetłumaczona przez komputer na losową serię jedynek i zer.
Cao i jej koledzy skierowali laser na szybką kamerę, która mierzyła natężenie światła w 254 punktach wiązki co około bilionową część sekundy. Ale ta kamera śledziła światło lasera tylko przez kilka nanosekund, zanim jej pamięć się zapełniła, po czym dane zostały przesłane do komputera, aby zakodować je jako 0 i 1, mówi Daniel Gauthier, fizyk z Ohio State University. Aby działać w prawdziwym świecie, taki generator liczb losowych musiałby być wyposażony w detektory światła, które mogłyby wysyłać do komputerów w czasie rzeczywistym szybko strzelające pomiary jasności.
