光学的超高速ランダムビット生成器

非決定論的物理機構を利用したランダムビットシーケンスの生成は、暗号化や安全な通信に極めて重要である。また、高速データレートの実現にも、極めて速い生成速度と外部摂動に対するロバスト性が必要である。確率的ノイズ源に基づく物理的生成器は、帯域幅の点で約100 Mbit s⁻¹の生成速度に制限されてきた。今回我々は、カオス半導体レーザーを利用した物理的ランダムビット生成器について報告する。この生成器は、時間遅れ自己フィードバック機能をもち、最高300 Gbit s⁻¹の速度で高信頼性動作を実現している。この方法は、デジタル化されたカオスレーザー強度の高次導関数を利用しており、高次導関数値の複数の最下位ビットを保持することによってランダムシーケンスを生成する。この方法は、レーザーの動作パラメーターに対して鈍感であり、整合しないサンプリングレートやレーザー外部共振器の往復時間など、すべての外的制約の必要がない。長いビットストリングのランダム性は、標準的な統計検定によって検証されている。