Appliance liefert 50 Millionen Zufallsbits pro Sekunde

Physiker der Universitäten München und Singapur sowie des Max-Planck-Instituts Garching bieten in Zusammenarbeit mit der Münchener qutools GmbH ein Gerät an, das an seinem USB-Interface bis zu 50 Millionen Zufallsbits pro Sekunde liefert. Darin sendet eine stabilisierte LED einen so schwachen Lichtstrom, dass noch die einzelnen Photonen messbar sind, beschreiben (PDF-Datei) die Forscher in der Zeitschrift Optics Express. Die Emissionszeitpunkte der Photonen sind poissonverteilt und dienen als Quelle des Zufalls. Ein Photoelektronenvervielfacher (PMT) verstärkt die Photonen zu verwertbaren Signalen, die dann einen weiteren Verstärker, einen Schwellenwertschalter sowie einen FPGA-Schaltkreis durchlaufen, der den generierten Zufallszahlenstrom an den USB-Ausgang weiterreicht. Er kontrolliert außerdem, ob die Daten einem Chi-Quadrat- und einem Monobit-Test hinsichtlich ihrer Zufälligkeit genügen. Das ganze Gerät ist 24 × 9 × 28 cm³ groß.

PMTs bereiten wegen ihrer Verzögerung in manchen Einsatzgebieten Schwierigkeiten, doch sollen sie sich für diese Anwendung besonders gut eignen, da sie extrem empfindlich und die von den einzelnen Photonen generierten Signale unabhängig voneinander sind. Die üblicherweise störende Totzeit, in der ein PMT nach einem eingetroffenen Photon kein weiteres registrieren kann, stellt hier mehr Zufall bei der Verteilung der Bits sicher. Dem Unternehmen zufolge haben die erzeugten Zufallszahlen sowohl die Statistical Test Suite des US-Standardisierungsinstituts (NIST) als auch die Prüfungen des Verfahrens "Die Harder" bestanden. (ck)