Fast physical random bit generation with chaotic semiconductor lasers

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作者
Atsushi Uchida,K. Amano,Masaki Inoue,Kunihito Hirano,Sunao Naito,Hiroyuki Someya,Isao Oowada,Takayuki Kurashige,Masaru Shiki,Shigeru Yoshimori,Kazuyuki Yoshimura,Peter Davis
出处
期刊:Nature Photonics [Springer Nature]
卷期号:2 (12): 728-732 被引量:833
标识
DOI:10.1038/nphoton.2008.227
摘要

Random number generators in digital information systems make use of physical entropy sources such as electronic and photonic noise to add unpredictability to deterministically generated pseudo-random sequences1,2. However, there is a large gap between the generation rates achieved with existing physical sources and the high data rates of many computation and communication systems; this is a fundamental weakness of these systems. Here we show that good quality random bit sequences can be generated at very fast bit rates using physical chaos in semiconductor lasers. Streams of bits that pass standard statistical tests for randomness have been generated at rates of up to 1.7 Gbps by sampling the fluctuating optical output of two chaotic lasers. This rate is an order of magnitude faster than that of previously reported devices for physical random bit generators with verified randomness. This means that the performance of random number generators can be greatly improved by using chaotic laser devices as physical entropy sources. Random-number generators are important in digital information systems. However, the speed at which current sources operate is much slower than the typical data rates used in communication and computing. Chaos in semiconductor lasers might help to bridge the gap.
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