用于生成真隨機(jī)數(shù)的方法和裝置以及游戲系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于借助于量子光學(xué)過程來生成真隨機(jī)數(shù)的裝置，該裝置包括：一個光源，用于在一個光束內(nèi)生成至少一個單光子；以及至少兩個檢測器，各自用于檢測該束內(nèi)的多個單光子而由此提供多個檢測器信號；以及控制裝置；其中用于檢測多個單光子的這些檢測器各自包括至少一個量子點；并且其中這些檢測器被定位在該束中的多個單光子的檢測概率的大體上等效空間位置處；并且其中該控制裝置被提供并且被適配成用于控制一系列單光子的生成并且記錄用于生成這些真隨機(jī)數(shù)值的這些檢測器信號。
【專利說明】用于生成真隨機(jī)數(shù)的方法和裝置以及游戲系統(tǒng)
發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明總體上涉及隨機(jī)數(shù)生成的領(lǐng)域，并且更具體地說涉及一種用于基于量子光學(xué)過程來生成真隨機(jī)數(shù)的方法和裝置。更加具體地說，本發(fā)明涉及使用用于游戲系統(tǒng)的量子力學(xué)來生成多個真隨機(jī)數(shù)。
[0002]發(fā)明背景
[0003]隨機(jī)數(shù)在許多應(yīng)用中是極其重要的。例如，在密碼學(xué)中，需要對應(yīng)地將它們用于密碼密鑰的生成或密碼協(xié)議中的某些變量的初始化。它們還應(yīng)用于各種其他領(lǐng)域中，如數(shù)值仿真和統(tǒng)計。
[0004]在游戲行業(yè)中，當(dāng)前的游戲機(jī)利用偽隨機(jī)數(shù)生成器來確定下注和獎賞結(jié)果。偽隨機(jī)數(shù)生成器利用了生成一個“看起來”隨機(jī)數(shù)的序列的一個確定性數(shù)學(xué)算法。然而，如術(shù)語“偽”所暗示，由偽隨機(jī)數(shù)生成器生成的數(shù)字的序列根本不是隨機(jī)的。偽隨機(jī)數(shù)使用一個算術(shù)算法來生成，該算法具有可以通過大多數(shù)隨機(jī)性的統(tǒng)計測試的一個數(shù)字輸出。這些算法采用被稱為一個種子的一個初始化參數(shù)作為輸入并且迭代地產(chǎn)生多個數(shù)字。然而，它是完全確定性的并且最終發(fā)生重復(fù)。給定確定序列的變量，這些數(shù)字就是(經(jīng)受或多或少的努力)可預(yù)測的，這導(dǎo)致一個基于賭注的游戲的下注結(jié)果同樣為可預(yù)測的，這還可能導(dǎo)致該系統(tǒng)易受犯罪攻擊的攻擊。
[0005]彩票和游戲行業(yè)規(guī)定要求用于玩機(jī)會游戲的多個隨機(jī)數(shù)通過某些最小統(tǒng)計隨機(jī)性測試以確保公平性和對隨機(jī)數(shù)的未授權(quán)篡改。規(guī)定還要求對所使用的多個隨機(jī)數(shù)的審核；一個游戲場必須能夠驗證生成一個較大頭獎的隨機(jī)數(shù)的序列來源于屬于游戲場或彩票操作者的一個授權(quán)的隨機(jī)數(shù)生成器。
[0006]真隨機(jī)數(shù)生成器為利用一個物理過程來產(chǎn)生多個真隨機(jī)數(shù)的裝置。許多物理過程可以被用作用于生成多個真隨機(jī)數(shù)的一個隨機(jī)性來源。
[0007]從一個基本層次上來說，隨機(jī)性被嵌入在量子物理學(xué)內(nèi)。因此，將通過量子物理學(xué)描述的一個過程用作用于多個真隨機(jī)數(shù)的生成的一個隨機(jī)性來源是有意義的。
[0008]美國專利號6，249，009披露了一種真隨機(jī)數(shù)生成器，該真隨機(jī)數(shù)生成器利用了具有一個激光器、中性密度過濾器、以及檢測多個光子的一個單一光電倍增管的量子力學(xué)。一個真隨機(jī)數(shù)生成器的其他實施例可以具有一個激光器、中性密度過濾器、分束器、以及各自檢測來自分束器的一個單光子的兩個光電倍增管。
[0009]所需的是作為真隨機(jī)數(shù)的生成的基礎(chǔ)的一個改進(jìn)的量子光學(xué)過程的使用。此外，所需的是基于一個量子光學(xué)過程的一個簡單和實用的真隨機(jī)數(shù)生成器。
[0010]目的和發(fā)明概述
[0011]本發(fā)明的一個目的為提供一種在第一段中提到的類型的裝置和方法，該裝置和方法排除了上文所描述的缺點。
[0012]為了實現(xiàn)上文所描述的目的，根據(jù)本發(fā)明的特性特征配備有根據(jù)本發(fā)明的一個裝置，因此根據(jù)本發(fā)明的一個裝置可以如下被表征:
[0013]一個用于借助于一個量子光學(xué)過程來生成多個真隨機(jī)數(shù)的裝置，該裝置包括:用于在一個光束內(nèi)生成至少一個單光子的一個光源；以及各自用于檢測該束內(nèi)的多個單光子而由此提供多個檢測器信號的至少兩個檢測器；以及控制裝置；其中用于檢測多個單光子的檢測器各自包括至少一個量子點；并且其中這些檢測器被定位在該束中的多個單光子的檢測概率大體上等效的空間位置處；并且其中該控制裝置被提供并且被適配成用于控制一系列單光子的生成并且記錄用于生成這些真隨機(jī)數(shù)的檢測器信號。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的特性特征的提供產(chǎn)生了以下優(yōu)點:具體地說，通過避免雪崩過程及其相關(guān)聯(lián)的多個問題，隨機(jī)數(shù)的生成不易受到暗計數(shù)噪聲的影響，特別是在較高頻率處進(jìn)行操作時。此外，由于檢測器是基于一個晶體管的，因此高速電子電路的構(gòu)建模塊可以具有一個快速時間響應(yīng)。另一個優(yōu)點為量子點檢測器能夠在較低工作電壓處(舉例來說，小于5伏特)進(jìn)行操作并且更加穩(wěn)固。它還適合于制造成一個檢測器多通道陣列。
[0015]與基于專注于蓋革(Geiger)模式雪崩光檢測器的固態(tài)單光子檢測器的隨機(jī)數(shù)生成器相比，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)避免了在雪崩過程中的多個固有缺點，這些缺點阻礙可靠且快速的量子隨機(jī)數(shù)生成器的實現(xiàn)。這些固有物理限制中的一些為:材料限制:可以提供多個較長波長檢測器的幾乎所有化合物半導(dǎo)體都具有一個低電離比，并且隨后具有不良性能。高隧道和生成速率:高電場產(chǎn)生了一個高隧道速率(即使在寬的帶隙材料中)，并且隧道電流變成現(xiàn)代雪崩光子檢測器中的暗計數(shù)的主要來源。此外，完全耗盡的雪崩區(qū)域產(chǎn)生最大肖克利一瑞德一霍爾(Shockley-Read-Hall)生成噪聲。不良的均勻性:在摻雜或?qū)雍穸戎械囊徊糠职俜直茸兓瘯鹪谠鲆?、暗電流、擊穿電壓、以及頻率響應(yīng)中的顯著改變。溫度和偏壓變化將會阻止一個均勻的大面積2D陣列的實現(xiàn)。高光子發(fā)射:所需用于雪崩過程的能量(熱)載體還可以產(chǎn)生多個光子。實際上，已知基于雪崩的檢測器可以產(chǎn)生比入射束明亮三到四個數(shù)量級的“光子閃光”。所產(chǎn)生的光子會嚴(yán)重干擾在一個單元件單光子檢測器中的系統(tǒng)的其他組件，并且在一個陣列式單光子檢測器中產(chǎn)生一個顯著串?dāng)_。
[0016]為了實現(xiàn)上文所界定的目的，根據(jù)本發(fā)明的特性特征配備有根據(jù)本發(fā)明的一種方法，因此根據(jù)本發(fā)明的一種方法可以被表征如下:
[0017]一種用于生成隨機(jī)數(shù)的方法，包括以下方法步驟:提供一個具有至少兩個檢測器的陣列并且通過包括一個單光子的一個光束來照亮該陣列；以及使用該陣列的至少兩個檢測器來檢測單光子，每一個檢測器具有一個量子點并且與多個值相關(guān)聯(lián)；以及基于與檢測單光子的檢測器相關(guān)聯(lián)的值生成隨機(jī)數(shù)。
[0018]本發(fā)明的這些和其他方面從下文所描述的實施例中顯而易見并且將參考其進(jìn)行闡明。
[0019]附圖簡述
[0020]在下文中，參考附圖中的這些實施例，本發(fā)明將通過非限制性實例的方式被更加詳細(xì)地描述。
[0021]圖1示出了一個游戲機(jī)。
[0022]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一實例的用于一個游戲機(jī)裝置的一個真隨機(jī)數(shù)生成裝置中的組件的一個框圖。
[0023]圖3為根據(jù)本發(fā)明的實施例的又一實例的一個裝置的一個電路框圖。
[0024]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的用于通過一個量子光學(xué)過程來生成多個真隨機(jī)數(shù)的一個裝置。[0025]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個單光子檢測器的一個層狀結(jié)構(gòu)。
[0026]實施方式
[0027]圖1示出了具有一個終端窗口 10以示出一個卷盤游戲的一個顯示器14a的游戲機(jī)50。游戲機(jī)50能夠具有不同的玩游戲模式。最初游戲機(jī)50以標(biāo)準(zhǔn)玩游戲模式進(jìn)行操作，直到一個隨機(jī)事件的發(fā)生，并且隨后游戲機(jī)50可以以一個特征玩游戲模式進(jìn)行操作。在標(biāo)準(zhǔn)玩游戲模式中，一個符號矩陣被顯示在包括沿列定向的五個卷盤和三個水平行的一個格式中。在一個實施例中，這些卷盤是進(jìn)行自旋的多個物理卷盤，而在另一個實施例中，這些卷盤是多個物理卷盤的圖像。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，顯示器14a被配置成用于顯示一個符號矩陣26，這些符號模仿在標(biāo)準(zhǔn)玩游戲模式中的多個機(jī)械投幣機(jī)卷盤。因此，符號矩陣的每一列模仿一個單一機(jī)械投幣機(jī)卷盤。終端窗口 10相對于地面成角度以面向一個用戶。
[0029]在本發(fā)明的另一個實施例中，顯示器14a包括多個機(jī)械投幣機(jī)卷盤?？梢粤私?，在此預(yù)期具有數(shù)字和機(jī)械組件兩者的多個混合安排。顯示器14b為透射式的以促進(jìn)任何不同的符號的突出顯示，并且為支付線以促進(jìn)玩游戲。
[0030]符號矩陣26具有三個行和五個列。然而，根據(jù)不同的游戲格式，符號矩陣26可以包括任何數(shù)目的行和列。如圖所示，符號矩陣26包括多個符號24a、24b、24c和24d，以及三個分散符號24e、24f和24g。
[0031]游戲機(jī)50包括用于操作游戲機(jī)所必需的硬件和外圍裝置。本實施例中的多個外圍裝置包括:一個打印機(jī)51、一個芯片托盤52、一個游戲票接受器53、一個安全幣箱54、讀卡器裝置62、以及多個揚聲器60。
[0032]游戲機(jī)50包括一個主板55,該主板包括一個中央處理器56、用于存儲多個處理器指令的電子存儲器57、以及用于存儲軟件的一個硬盤驅(qū)動器58。存儲器57和硬盤驅(qū)動器被適配成用于與中央處理器56通信。
[0033]游戲票接受器53被適配成用于接收代幣并且將代幣傳遞到安全幣箱54。讀卡器62讀取包括智慧卡、智能卡、借記卡及類似者的多個代幣卡。讀卡器62和游戲票接受器53將多個財務(wù)交易傳達(dá)給處理器56。終端窗口 10和揚聲器60兩者將多個指令和結(jié)果傳達(dá)給一個玩家(用戶)。
[0034]讀卡器62被定位成靠近終端窗口 10以便于使用以使一個用戶能在他坐著或站立時使用讀卡器62。
[0035]終端窗口 10優(yōu)選地為具有四個基本組件的一個觸摸屏監(jiān)視器，這些組件包括一個觸摸傳感器、一個監(jiān)視器(顯示器)、一個控制器和一個軟件驅(qū)動器。舉例來說，觸摸傳感器基于電容、電阻、表面聲波(SAW)/接地聲波(GAW)或類似技術(shù)。舉例來說，監(jiān)視器基于陰極射線管(CRT)、液晶顯示器(LCD)、等離子體或具有一個顯示屏幕的類似技術(shù)，其中傳感器可以被安裝在該顯示屏幕上?？刂破鹘邮諄碜杂|摸傳感器的多個輸入并且響應(yīng)于中央處理器56來執(zhí)行多個功能。軟件驅(qū)動器使得控制器和中央處理器56進(jìn)行通信并且使得控制器認(rèn)識出通過觸摸傳感器檢測的輸入。
[0036]中央處理器56和主板55優(yōu)選地為一個通用計算機(jī)的一部分，該通用計算機(jī)具有到觸摸屏監(jiān)視器的視頻接口的視頻輸入/輸出(I/O)的一個視頻顯示單元、具有到一個音頻揚聲器60a的音頻I/O的至少一個音頻輸出單元、一個計算機(jī)操作系統(tǒng)(例如，ffindowsT\Linux?,Unix?或類似者)、用于所有I/O外圍配置的多個軟件驅(qū)動器、以及用于多個外圍配置的連接的多個串聯(lián)/并聯(lián)端口和/或USB，這些外圍配置如一個打印機(jī)、智慧卡讀卡器裝置、以及(當(dāng)必要時)多個數(shù)據(jù)I/O接口和數(shù)據(jù)I/O轉(zhuǎn)換器/分離器。
[0037]—個計算機(jī)軟件程序被存儲在硬盤驅(qū)動器58、或其他相當(dāng)?shù)拇鎯ζ鞔鎯卧?。該程序可以將所有游戲組件的顯示組織在觸摸屏監(jiān)視器上的一個圖形用戶界面(⑶I)中。該程序可以濾除用于操作的相關(guān)數(shù)據(jù)、有時考慮一個前述事件、當(dāng)前狀態(tài)或一個預(yù)測事件來解釋數(shù)據(jù)的含義(在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換之后，如果必要)、并且對解釋的結(jié)果進(jìn)行作用。數(shù)據(jù)可以來自連接到該程序上的所有裝置/設(shè)備的多個I/O接口。以確定一個玩家所觸摸的一個點在觸摸屏監(jiān)視器中的一者上的一個圖形組件的空間中的位置為例。對應(yīng)于觸摸點中的每一者的一個共同縱坐標(biāo)可以通過觸摸屏的控制器被轉(zhuǎn)換成一個二進(jìn)制數(shù)據(jù)的字符串。數(shù)據(jù)可以隨后通過從控制器到中央處理器的多個串聯(lián)連接被傳送。中央處理器可以提取數(shù)據(jù)、讀取共同縱坐標(biāo)并且表現(xiàn)出與觸摸點相關(guān)聯(lián)的操作。
[0038]圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一個游戲機(jī)和用于其中的一個真隨機(jī)數(shù)生成裝置的組件的框圖。核心芯片組202可以控制裝置的組件之間的通信。核心芯片組202可以具有一個存儲器控制器中心(MCH)或北橋204以及一個輸入/輸出(I/O)控制器中心(ICH)或南橋206。核心芯片組202可以利用一個加速器圖形端口(AGP)端口來結(jié)合ICH的所有特征并且直接連接到處理器上。一個核心芯片組202以及北橋204和南橋206的功能是本領(lǐng)域中已知的并且將不在此詳細(xì)論述。盡管這些圖式圖示了耦合到核心芯片組202上的多個特定的組件，但它們只是用于本發(fā)明的一個實施例的示例性組件且并不意圖為限制性的，因為可以使用其他組件。
[0039]在圖4中更加詳細(xì)示出的根據(jù)本發(fā)明的一個真隨機(jī)數(shù)生成器400通過在南橋206處的核心芯片組202耦合到處理器210上。真隨機(jī)數(shù)生成器400每秒可以生成(舉例來說)600千位的真隨機(jī)數(shù)。一個隨機(jī)存取存儲器(RAM) 212可以通過在北橋204處的核心芯片組202耦合到處理器210上，以便存儲和處理由真隨機(jī)數(shù)生成器400生成的真隨機(jī)數(shù)。真隨機(jī)真數(shù)字可以被存儲在RAM212中并且由處理器210來處理。處理真隨機(jī)數(shù)可能需要驗證隨機(jī)數(shù)生成器400的硬件完整性、去除偏值、測試隨機(jī)性、批準(zhǔn)、數(shù)字簽名、數(shù)字驗證、加密、解密、和/或?qū)徍穗S機(jī)數(shù)，如將在下文詳細(xì)論述。一旦被處理，隨機(jī)數(shù)就可以被存儲在RAM212 中。
[0040]裝置200還可以具有通過在南橋206處的核心芯片組202耦合到處理器210上的一個隨機(jī)數(shù)存儲裝置214。隨機(jī)數(shù)存儲裝置214，而非RAM212，可以用于存儲真隨機(jī)數(shù)。隨機(jī)數(shù)存儲裝置214可以為用于一個通用計算機(jī)中的一個大容量存儲裝置，如一個硬盤驅(qū)動器或快閃驅(qū)動器，該通用計算機(jī)典型地使代碼和數(shù)據(jù)能夠從大容量存儲裝置中被讀取并且被寫入到大容量存儲裝置中。然而，在一個游戲機(jī)環(huán)境中，存儲在一個大容量存儲裝置上的游戲代碼的修改被嚴(yán)格地控制并且將僅在具有所需的電子和物理使能器的特定維護(hù)類型的情況下被允許。盡管此安全防護(hù)水平可以通過軟件來提供，但包括多個大容量存儲裝置的多個游戲計算機(jī)優(yōu)選地包括在電路級別進(jìn)行操作以監(jiān)視對修改大容量存儲裝置上的數(shù)據(jù)的嘗試的硬件級別大容量存儲數(shù)據(jù)保護(hù)電路，并且如果在不存在適當(dāng)?shù)碾娮雍臀锢硎鼓芷鞯那闆r下嘗試一個數(shù)據(jù)修改，那么將生成軟件和硬件錯誤觸發(fā)。
[0041]一個圖形或視頻卡等的一個視頻控制器或顯示適配器216可以通過在北橋204處的核心芯片組202被耦合到一個顯示器220和處理器210上。顯示適配器216可以使來自處理器210的多個消息被顯示在顯示器220上。在一個實施例中，顯示適配器216可以被集成在北橋204內(nèi)。顯示器220可以為任何類型的顯示器，例如，一個液晶顯示器(LCD)、熒光顯示器、陰極射線管(CRT)顯示屏及類似者。這使該裝置顯示來源于裝置自身的硬件和/或軟件的內(nèi)部錯誤或成功。例如，如果真隨機(jī)數(shù)生成器400出故障，那么將故障通知給用戶的一個錯誤信息將被顯示。另外，如果一個操作是成功的，如針對一個所宣稱的頭獎驗證一個隨機(jī)數(shù)序列，那么一個“驗證成功”消息可以被顯示在顯示器220上。隨機(jī)數(shù)被生成和/或傳輸?shù)娜掌诤蜁r間等其他信息、真隨機(jī)數(shù)被傳輸?shù)降倪h(yuǎn)程游戲裝置的獨特標(biāo)識、以及任何其他信息也可以被顯示。
[0042]現(xiàn)在將知道，裝置200不必具有一個顯示器220和/或顯示適配器216。確切地說，在另一個實施例中，裝置200可以將多個消息顯示在一個遠(yuǎn)程游戲服務(wù)器上，如遠(yuǎn)程游戲服務(wù)器顯示器。消息可以通過I/O接口 222被傳輸。在遠(yuǎn)程游戲服務(wù)器中的一個控制臺應(yīng)用可以通過I/O接口 222與處理器210通信并且監(jiān)視從處理器210發(fā)送到遠(yuǎn)程游戲服務(wù)器的多個消息。
[0043]如上文所論述，一個I/O接口 222可以被用于與遠(yuǎn)程游戲服務(wù)器進(jìn)行通信。I/O接口 222還可以通過在南橋206處的核心芯片組202被耦合到處理器210上以便接收請求并且將數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭粋€遠(yuǎn)程游戲裝置。I/O接口 222可以為任何類型的接口，如一個無線收發(fā)器、通用串行總線(USB)、外圍組件互連標(biāo)準(zhǔn)外圍組件互連(PCI)、網(wǎng)卡、數(shù)據(jù)總線、或使真隨機(jī)數(shù)生成裝置200與遠(yuǎn)程游戲服務(wù)器通信的任何其他類型的接口。遠(yuǎn)程游戲服務(wù)器可以為(但不限于)，一個個人計算機(jī)、投幣機(jī)、遠(yuǎn)程游戲裝置、便攜式游戲裝置，如(但不限于)一個手機(jī)、一個個人數(shù)字助理、以及一個無線游戲機(jī)，或任何其他游戲機(jī)。I/O接口 222還可以連接其他I/O裝置上，如一個鍵盤、一組按鈕、或一個鼠標(biāo)，以便使一個玩家在一個游戲機(jī)上玩一個機(jī)會游戲。
[0044]該裝置還可以具有一個電可擦除可編程只讀存儲器218(EEPR0M)等的一個只讀存儲器(ROM)以便存儲一個操作系統(tǒng)和至少一個軟件程序以運行一個機(jī)會游戲和/或處理隨機(jī)數(shù)。操作系統(tǒng)和軟件典型地被存儲在一個非易失性讀/寫大容量存儲裝置中；然而，一個EEPR0M218的使用確保裝置200的完整性。EEPR0M218通過在裝置的干擾被懷疑的情況下使一個用戶容易地驗證該裝置的內(nèi)容物是可信的來確保裝置的完整性。例如，EEPR0M218中的軟件可以通過僅允許具有有效數(shù)字簽名的授權(quán)軟件過程來在隨機(jī)數(shù)存儲器214中讀取、寫入、修改、并且刪除數(shù)據(jù)，來確保在隨機(jī)數(shù)存儲器214中的數(shù)據(jù)的完整性。如果在EEPR0M218中的軟件的干擾被懷疑，那么用戶可以簡單地將EEPR0M218從裝置200中去除并且驗證內(nèi)容物。因此，因為裝置200被固定在一個外殼中，如下文進(jìn)一步論述，那么只要(例如)防干擾膠帶被損害，干擾就可以是可見的。
[0045]—旦一個只讀基本輸入輸出系統(tǒng)224 (BIOS)被通電,它就可以被用于對該裝置中的所有硬件/軟件執(zhí)行一個自測試。如果一個組件自測試失敗，那么一個消息可以被顯示在顯示器220上以將故障通知給用戶。
[0046]現(xiàn)在將知道，操作系統(tǒng)和/或軟件程序可以被存儲在任何其他組件上。例如，當(dāng)裝置200被通電時,在執(zhí)行任何軟件之前,EEPR0M218可以包含驗證包括操作系統(tǒng)的軟件程序的數(shù)字簽名的軟件，該軟件隨后可以被存儲在一個大容量存儲裝置中。在另一個實施例中，B10S224可以被用于存儲操作系統(tǒng)和多個軟件程序。
[0047]一個電壓電流調(diào)節(jié)器可以通過核心芯片組202被耦合到真隨機(jī)數(shù)生成器400和處理器210上以維持并且監(jiān)視被供應(yīng)給真隨機(jī)數(shù)生成器400的功率。這確保真隨機(jī)數(shù)生成器400的完整性。
[0048]根據(jù)一個示例性實施例，I/O裝置為一組按鈕。
[0049]作為另一實施例或另外，I/O裝置為一個觸摸屏顯示器。
[0050]作為另一實施例或另外，I/O裝置為一個機(jī)械輪。
[0051]根據(jù)一個示例性實施例，非易失性存儲器為一個EEPR0M。
[0052]根據(jù)一個示例性實施例，I/O接口為一個無線收發(fā)器、一個網(wǎng)卡、一個通用串行總線(USB)、一個外圍組件互連(PCI)總線、或其組合構(gòu)成的組中的一者。
[0053]根據(jù)一個示例性實施例，一個基本輸入輸出系統(tǒng)(BIOS)被提供并且耦合到處理器上以執(zhí)行裝置的一個自測試。
[0054]根據(jù)一個示例性實施例，至少一個門、鎖、傳感器、證據(jù)膠帶(evidence tape)、及其組合被提供以固定裝置。
[0055]根據(jù)一個示例性實施例，存儲器為一個隨機(jī)存取存儲器(RAM)。
[0056]根據(jù)一個示例性實施例，一個只讀存儲器(ROM)被耦合到處理器上以存儲至少一個軟件程序。
[0057]根據(jù)一個示例性實施例，只讀存儲器為一個可編程只讀存儲器(PROM)。
[0058]根據(jù)一個示例性實施例，只讀存儲器為一個電子可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)。
[0059]根據(jù)一個示例性實施例，存儲器為一個非易失性存儲器以存儲一個操作系統(tǒng)和至少一個軟件程序。
[0060]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的用于一個游戲機(jī)的一個計算機(jī)84的一個系統(tǒng)簡圖。計算機(jī)84包括一個主板86、作為一個計算機(jī)可讀媒體的程序存儲器88、以有效通信相連接的一個主要處理器90和RAM92。計算機(jī)84具有一個輸入輸出I/O控制器94。I/O控制器94與一個用戶界面控制面板96、顯示接口驅(qū)動器電路98、一個顯示單元100、一個游戲幣接受器102、一個游戲票接受器104、一個讀卡器106、一個游戲票讀取器/打印機(jī)108，以及一個聲音電路110。聲音電路110與揚聲器112進(jìn)行有效通信。
[0061]在圖4中更加詳細(xì)示出的根據(jù)本發(fā)明的一個真隨機(jī)數(shù)生成器400以可操作方式被耦合到主要處理器90和RAM92上。
[0062]游戲幣接受器102和游戲票接受器104接受代幣并且將所接受的數(shù)額傳達(dá)給I/O控制器94。讀卡器106讀取智能卡、借記卡、禮品卡或具有代幣價值的電子標(biāo)記。
[0063]游戲票讀取器108打印多個游戲票以及顯示一個玩家的中獎或其他財務(wù)結(jié)果的多個收條。游戲票讀取器108還接收具有代幣價值的標(biāo)記的多個游戲票，如一個條形碼，該代幣價值通過游戲票讀取器108來讀取。
[0064]聲音電路110被配置成用于將一個基于聲學(xué)的接口提供給用戶。通過一個用戶進(jìn)行的每一移動或操作都可以引起一個特定的聲音、或由計算機(jī)84所生成的指令。揚聲器112將聲音傳達(dá)給用戶。
[0065]圖4示出了一個用于借助于一個量子光學(xué)過程來生成多個真隨機(jī)數(shù)的裝置400，該裝置400包括:用于在一個光束內(nèi)生成至少一個單光子的一個光源405 ；以及各自用于檢測在該束內(nèi)的單光子450而由此提供多個檢測器信號的至少兩個檢測器410、415 ;以及控制裝置420，其中用于檢測多個單光子的檢測器410、415各自包括至少一個量子點430、435 ;并且其中檢測器被定位在該束中的單光子的檢測概率470大體上等效但空間不同的位置處；并且其中控制裝置420被提供并且被適配成用于控制一系列單光子的生成并且記錄用于生成真隨機(jī)數(shù)460的檢測器信號。
[0066]該設(shè)備由一個光子的光源組成，該光源產(chǎn)生一個光子束。該束照亮了具有至少兩個單光子檢測器的一個陣列。一個值與此陣列的每一個檢測器相關(guān)聯(lián)。在一個給定檢測器中對一個光子的檢測將產(chǎn)生一個隨機(jī)數(shù)，該隨機(jī)數(shù)的值將是與檢測器相關(guān)聯(lián)的值。
[0067]如果檢測器陣列由兩個單光子檢測器組成，那么該設(shè)備將產(chǎn)生多個隨機(jī)二進(jìn)制數(shù)。一個檢測器將與一個“O”值相關(guān)聯(lián)而另一個檢測器與一個“I”值相關(guān)聯(lián)。
[0068]以此方式產(chǎn)生的真隨機(jī)數(shù)的隨機(jī)性源于光子的波粒二象性。在該束中一個光子的位置通過一個波函數(shù)來描述。此函數(shù)可以被用于計算該束中的一個光子的空間檢測概率。如果若干單光子檢測器被放置在垂直于該束的一個平面上，那么其對應(yīng)的光子檢測概率將與在其位置處波函數(shù)所采用的值相關(guān)。
[0069]在此方面，術(shù)語“光子”意指與其在頻譜中的位置無關(guān)的一個單位電磁能量，例如，可見或不可見輻射。
[0070]根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的一種方法可以包括以下步驟。在一個第一步驟中，一個檢測器的陣列被包括單光子的一個光束照亮。在一個第二步驟中，使用該陣列的至少兩個檢測器來檢測出或未檢測出單光子，每一個檢測器具有一個量子點。在一個第三步驟中，檢測與多個值相關(guān)聯(lián)。在一個第四步驟中，所檢測的值生成等于與檢測器相關(guān)聯(lián)的值的多個隨機(jī)數(shù)值。在第五步驟中，重復(fù)上述三個步驟以產(chǎn)生真隨機(jī)數(shù)的序列。在一個第六步驟中，使用控制電路裝置，與檢測相關(guān)聯(lián)的多個隨機(jī)數(shù)以一種適合于與一個計算機(jī)或另一裝置通過介面連接的格式被記錄。該裝置可以包括一個緩沖器。
[0071]在一個任選的第七步驟中，如此生成的序列被處理以便去除一個可能的偏值、以便產(chǎn)生在一個不同的維度中的多個數(shù)字、或以便調(diào)適概率分布。在一個任選的第八步驟中，如此生成的隨機(jī)數(shù)的序列以一種安全的方式被排序以作為種子或作為密碼密鑰而用于向接收者的隨機(jī)分布。
[0072]與每一個檢測器相關(guān)聯(lián)的值可以使用描述一個光子在束中的位置的一個波函數(shù)來確定。隨后，計算在該束中的一個光子的空間檢測概率。如果若干單光子檢測器被放置在垂直于該束的一個平面上，那么其對應(yīng)的光子檢測概率與在其位置處從波函數(shù)所獲得的一個值相關(guān)。
[0073]隨后，序列可以任選地以一種方法被處理(例如)以便去除一個可能的偏值、以便產(chǎn)生在一個不同維度中的多個數(shù)字、或以便調(diào)適概率分布36，該方法(例如)如通過J ?馮?紐曼(J.von Neumann)的“用于與隨機(jī)數(shù)字相連接的各種技術(shù)(Various techniquesused in connection with random digits) ”,應(yīng)用數(shù)學(xué)系列，12, 36-38,美國國家標(biāo)準(zhǔn)局(1951)所描述，該文章的內(nèi)容通過引用結(jié)合在此。
[0074]在本發(fā)明的另一個實施例中，例如，在檢測器430中單光子的檢測將產(chǎn)生一個具有二進(jìn)制值“O”的真隨機(jī)數(shù)，而在檢測器435中一個光子的檢測將產(chǎn)生一個具有二進(jìn)制值“I”的真隨機(jī)數(shù)。
[0075]參考圖4，在一個束中光子的檢測概率470的空間分布的一個片段、以及單光子檢測器的位置被示出。根據(jù)所使用的光源的類型，此空間分布函數(shù)的形狀可以為高斯分布。其他形狀也是適合的。如果檢測器410、415適合地位于該束中，那么可以看到，對于每一個檢測器，一個光子的檢測概率可以是相同的。一個適合的位置為(例如)靠近該束的中心。以此方式產(chǎn)生的真隨機(jī)數(shù)的隨機(jī)性源于在該束中光子檢測概率的橫向空間分布。
[0076]通過重復(fù)這些步驟，一個裝置可以產(chǎn)生多個真隨機(jī)數(shù)序列。其他步驟處理該序列以便(例如)去除一個可能的偏值、結(jié)合多個真隨機(jī)數(shù)以產(chǎn)生在一個不同維度中的多個數(shù)字、或調(diào)適概率分布，如通過J.馮.紐曼(J.von Neumann)的“用于與隨機(jī)數(shù)字相連接的各種技術(shù)(Various techniques used in connection with random digits)，，所描述，如前文所述。
[0077]該設(shè)備能夠生成“X-nary”隨機(jī)數(shù)，其中X為用于陣列中的檢測器的數(shù)目并且表示每一個隨機(jī)數(shù)具有的維度的數(shù)目。在此情況下，X-nary隨機(jī)數(shù)表示在一個X維系統(tǒng)中的X級位。例如，在一個二進(jìn)制系統(tǒng)中的符號可以僅具有兩個含義:傳統(tǒng)地被稱作“接通”或“斷開”。因此，一個二進(jìn)制系統(tǒng)為一個X-nary系統(tǒng)，其中X = 2。例如，當(dāng)檢測器陣列由兩個單光子檢測器構(gòu)成時，所產(chǎn)生的真隨機(jī)數(shù)為多個二進(jìn)制數(shù)。此檢測器陣列還可以包括兩個以上的單光子檢測器。在一個實施例中，四個檢測器可以與從O到3的值相關(guān)聯(lián)并且產(chǎn)生多個4維真隨機(jī)數(shù)。
[0078]在另一實例中，在十進(jìn)制系統(tǒng)中，每一個數(shù)字可以具有多達(dá)十個含義，S卩，數(shù)字O到9。為簡單起見,我們將將此系統(tǒng)稱為“十-nary”, 一個其中X = 10的X_nary系統(tǒng)。
[0079]另一可能性還為將陣列的四個檢測器分組成兩個具有兩個檢測器的對，每一個對
產(chǎn)生一個二進(jìn)制數(shù)。
[0080]檢測器陣列可以被放置成垂直于該束。檢測器陣列的平面還可以與束傳播方向形成不同于90度的一個角度α。
[0081]檢測器陣列可以被將光引導(dǎo)至多個單光子檢測器的波導(dǎo)(如多個光纖(光纖))替代。
[0082]根據(jù)一個實施例，本發(fā)明提供了如圖5中所示的一個光子檢測器。因此示出的為單光子檢測器的一個半導(dǎo)體層結(jié)構(gòu)。一個吸收勢壘層503在一個ρ+襯底505的一個上部表面上被形成。一個量子點層507隨后在一個吸收層的一個上部表面上被形成。一個第一勢壘層509在點層507的一個上部表面上被形成。一個能夠支撐一種二維電子氣的層511在勢壘層509的一個上部表面上被形成，一個上部勢壘層513隨后在該2DEG層511上被形成。上部勢壘層為一個調(diào)制摻雜勢壘層，該層包括覆蓋2DEG勢壘層511而形成的一個未摻雜勢壘層515以及覆蓋未摻雜勢壘層515而形成的一個摻雜勢壘層517。一個覆蓋層519覆蓋該結(jié)構(gòu)。在覆蓋層的頂部上形成了一個前柵521。此門需要能夠傳遞某些波長的輻射。典型地，該柵極由一個具有一個約8nm的厚度的鎳鉻薄層制成。該門還可以由一個摻雜半導(dǎo)體層提供。一個背柵接觸523隨后在ρ+緩沖器/襯底層505上被形成。ρ+背柵505和前柵521充當(dāng)一個用于施加一個電場的裝置。以常規(guī)的方式進(jìn)行與2DEG511的一個源極歐姆接觸525和一個漏極歐姆接觸527。背柵505和前柵521可以相對于與2DEG的一個歐姆接觸527被偏置。[0083]檢測器被配置成用于檢測一個單光子，該檢測器包括通過一個第一勢壘層分離的第一和第二有源層，以及用于檢測在第一有源層的一個特性上的一個改變的檢測裝置，其中第一有源層為能夠支撐一種二維運載氣體的一個量子阱層并且第二有源層包括至少一個量子點，該裝置進(jìn)一步包括用于分離一個光激勵電子-空穴對的裝置。
[0084]優(yōu)選地，用于分離一個電子-空穴對的裝置將通過一個用于施加一個垂直于有源層的電場的裝置來提供。然而，可以制造該裝置，使得該裝置的內(nèi)部場實現(xiàn)光激勵電子-空穴對的分離。
[0085]該裝置能夠檢測一個單光子。這是因為該裝置的光學(xué)照明導(dǎo)致在量子點的電荷占用上的一個改變并且這轉(zhuǎn)而引起在第一有源層的一個傳輸或光學(xué)特性上的一個改變。
[0086]通過該裝置對一個單光子的吸收導(dǎo)致在通過一個載體對一個量子點的占用上的一個改變并且這轉(zhuǎn)而引起在第一有源層的一個傳輸或光學(xué)特性上的一個改變。入射在該裝置上的一個單光子將對該裝置內(nèi)的一個電子-空穴對進(jìn)行光激勵。這些光激勵載體中的一者被一個量子點捕獲并且引起在第一有源層的一個特性上的一個改變。為簡單起見，將假設(shè)光激勵空穴在量子點內(nèi)被捕獲。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將了解，電子可以為在該點內(nèi)被捕獲的光激勵載體。
[0087]本發(fā)明被配置成用于通過該裝置的大小、第二有源層中的點的總數(shù)、該裝置的層狀結(jié)構(gòu)或用該裝置的實際檢測機(jī)構(gòu)來檢測一個單光子的存在。
[0088]專利文獻(xiàn)GB2352087描述了此單光子檢測器，該單光子檢測器是便宜的、緊湊的并且機(jī)械堅固的。檢測器使用標(biāo)準(zhǔn)電壓(約為或小于5V)來操作并且可以在低溫或室溫下操作。(特別是)為了關(guān)于單光子檢測器的物理結(jié)構(gòu)和功能的更加詳細(xì)的信息，GB2352087的完整披露通過引用特此合并。
[0089]GB2352087中所描述的單光子檢測器包括通過一個第一勢壘層分離的第一和第二有源層。第一有源層為能夠支撐一種二維運載氣體的一個量子阱層并且第二有源層包括至少一個量子點。該裝置能夠檢測一個單光子，因為該裝置的光學(xué)照明導(dǎo)致在一個或多個量子點的電荷占用上的一個改變并且這轉(zhuǎn)而引起在第一有源層的傳輸或光學(xué)特征上的一個改變。
[0090]用于施加電場的裝置還可以包括定位在第一和第二有源層的相對側(cè)面上一個ρ型終端和η型終端。換句話說，該結(jié)構(gòu)被包夾在慘雜P型層與η型層之間。
[0091]該檢測器優(yōu)選地包括提供在將被照亮的裝置的表面上的一個減反射涂層。
[0092]量子點的能量頻譜取決于其大小、形狀和局部環(huán)境。因此，不同的量子點具有不同的基態(tài)能量和不同的光躍遷能量。該裝置可以包括不同大小的量子點，這些量子點需要不同頻率的輻射來以共振方式激勵一個電子-空穴對。
[0093]一種形成一個量子點層的適宜的方法為通過使用斯特朗斯基-柯拉斯達(dá)諾(Stransk1-Krastanow)生長模式,其中一個第一層在具有與第一層不同的一個晶格常數(shù)的一個層上生長。第一層通過三維島狀生長行進(jìn)，并且典型地具有小于50nm的橫向尺寸的多個小量子點可以被產(chǎn)生。用于產(chǎn)生此裝置的一個優(yōu)選材料系統(tǒng)使用具有砷化鎵(GaAs)或砷化(鋁鎵)((AlGa)As)障壁的砷化銦(InAs)、砷化銦鎵(InGaAs)或砷化銦鋁(InAlAs)量子點。
[0094]可以形成該裝置，使得2DEG層在量子點層之前生長。然而，排序可以被顛倒，即，2DEG層覆蓋點層而形成。可以使用其他晶格失配系統(tǒng)，如氮化銦鎵(InGaN)或氮化鋁鎵(AlGaN)。
[0095]用于產(chǎn)生這些點的另一可能系統(tǒng)使用應(yīng)變鍺化硅(SiGe)異質(zhì)結(jié)構(gòu)。
[0096]該裝置還可以適宜地由硅形成。此處，這些點將由一個非晶形硅層形成，該非晶形硅層在800°下的退火之后形成多個點。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員還將了解，鍺也可以提供用于制造該裝置的另一可能材料。
[0097]如果該裝置進(jìn)一步包括一個吸收層，那么單光子的檢測也被增強(qiáng)。此吸收層可以為形成量子點的一個勢壘層的一個相對較厚的層，例如，大于lOOnm。多個光子被吸收在吸收層內(nèi)，從而在該吸收層內(nèi)產(chǎn)生多個電子-空穴對。在吸收層內(nèi)的一個施加電場、或內(nèi)部電場將電子和空穴分離開來，這些電子和空穴通過場在相反的方向上被掃除。
[0098]載體的一個極性被掃入量子點層中。通常，吸收層將被提供在該裝置的有源區(qū)域的外側(cè)，即，吸收層將不被放入在第一或第二有源層之間。此裝置通常還將包括一個半導(dǎo)體襯底。
[0099]本發(fā)明的光子檢測器不限于僅具有一個單一點層的一個裝置。兩個或更多個點層可以被提供以捕獲電荷以影響第一有源層的導(dǎo)電性。可替代地，一個檢測器可以包括通過一個勢壘分離的多個第一和第二層。此裝置可以被認(rèn)為是安排在彼此的頂部上的多個光子檢測器。
[0100]還可以制造一個光子檢測器陣列，該陣列包括多個像素，每一個像素包括如先前上文所描述的一個光子檢測器。此光子檢測器陣列可以配備有一個位線和字線的網(wǎng)格，其中每一個像素是可訪問的，方法為向一個字線和/或一個位線施加一個適當(dāng)?shù)碾妷骸?br> [0101]優(yōu)選地，位線和字線被配置成用于向用于分離一個光子激勵電子-空穴對的裝置施加一個控制信號。
[0102]例如，如果多個量子點為砷化銦(InAs)(或砷化鋁銦(AlInAs))并且第一有源層為砷化銦鎵(InGaAs)(或砷化鎵(GaAs))，那么隧道勢壘層可以為具有一個在IOnm和500nm之間的寬度的砷化鋁(AlAs)或Al (x)Ga(1-X)As (或砷化鎵(GaAs))。更優(yōu)選地在IOnm 和 200nm 之間。
[0103]該裝置的一個特別有用的實例通過一個In(y)Al (1-y)As/In(x)Ga(1-χ)As系統(tǒng)來提供。此系統(tǒng)使得第一有源層由砷化銦鎵(InGaAs)和一個勢壘區(qū)域(包括鄰近第一有源層而提供的一個砷化銦鋁(InAlAs)層)制造。該勢壘區(qū)域優(yōu)選地為第一勢壘層。在砷化銦鎵(InGaAs)和砷化銦鋁(InAlAs)之間的較大導(dǎo)帶階躍使得該裝置在比此文件中先前提及的其他系統(tǒng)的溫度高得多的溫度下進(jìn)行操作。
[0104]導(dǎo)帶階躍已經(jīng)在500與550meV之間被測量,其中x = 0.53并且y = 0.52。該系統(tǒng)還具有優(yōu)點，這些優(yōu)點在于它產(chǎn)生一個較低的肖特基(Schottky)勢壘高度和一個較高的遷移率。
[0105]如先前所說明，該裝置優(yōu)選地包括一個吸收層。此吸收層被典型地提供為勢壘層中的一者并且被優(yōu)選地提供在該裝置的有源區(qū)域的外側(cè)，即，它將不被放置在第一或第二有源層之間。在一個特別優(yōu)選的配置中，吸收層被提供在第二有源層的與第一有源層相對的側(cè)面上并且更加優(yōu)選地直接與第二有源層接觸。
[0106]多個單光子可以通過測量通過第一有源層的電流來檢測。通常，被檢測器吸收的一個單光子將導(dǎo)致通過第一有源層的電流的一個逐步上升，但是應(yīng)注意，在檢測器的一些配置中也可以觀察到一個逐步降低。第一有源層的其他參數(shù)也可以被測量，例如，電流可以以導(dǎo)電性的形式被測量。此外，電阻率或跨越第一有源層的電壓可以被測量。不管哪一個參數(shù)被測量，當(dāng)多個光子被檢測器吸收時，在電輸出信號上的一個逐步增加或降低應(yīng)該被觀察到。
[0107]檢測器的電流的測量可以基于在專利文獻(xiàn)US7，199，372中描述的一個電路裝置，該專利文獻(xiàn)的描述特此以全文并入。因此，一個電路裝置被提供用于調(diào)節(jié)一個單光子檢測器的輸出，所述檢測器的輸出具有關(guān)于時間的一個階梯形電輸出信號，該電路包括一個帶通放大器，所述帶通放大器具有其等于或小于所述檢測器輸出的由光子引起的上升或下降步長的預(yù)期持續(xù)時間的倒數(shù)的上部3dB斷點。
[0108]此帶通放大器的使用實現(xiàn)了步長從檢測器輸出到脈沖的轉(zhuǎn)換同時仍使來自系統(tǒng)的噪聲最小化，這些脈沖可以通過計數(shù)電子設(shè)備來計數(shù)。電流信號的步長的上升側(cè)是主要令人感興趣的。放大器將這些步長變成多個脈沖。
[0109]然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將了解，跨越第一有源層的電壓上的變化也可以被使用。此外，將假定檢測器被配置，使得當(dāng)光子被檢測器吸收時，電流上升。
[0110]盡管當(dāng)一個單光子被吸收時，該裝置的電流上存在一個顯著的變化，單該變化可能是極小的，典型地，約2納米安培(nA)。
[0111]根據(jù)真隨機(jī)數(shù)生成器的另一優(yōu)選實施例，用于生成單光子的光源是基于一個量子點結(jié)構(gòu)的。更具體地說，單光子生成器可以包括:其中包括一個量子點的一個激子生成部件，該部件具有固持一個單一激子的一個帶狀結(jié)構(gòu)；生成多個激子的一個激勵部件，包括在所述激子生成部件中的所述單一激子；以及控制在所述激子生成部件中的所述單一激子的一個重組合定時的一個重組合控制部件；其中在所述多個激子的生成之后，所述重組合控制部件導(dǎo)致除在所述激子生成部件中的單一激子之外的多個激子的重組合，并且隨后改變所述帶狀結(jié)構(gòu)以導(dǎo)致在所述激子生成部件中的所述單一激子的重組合。
[0112]作為另一實施例或另外，所述激子生成部件包括在所述量子點中的一個類型II異質(zhì)結(jié)。
[0113]如另一實施例或另外，所述量子點連續(xù)將其一個組合物從所述量子點的一側(cè)改變到所述量子點的另一側(cè)。
[0114]如另一實施例或另外，所述量子點由通過一個S-K模式生長過程生長的一個量子點形成。
[0115]如另一實施例或另外，所述量子點由包夾在一對砷化招(AlAs)層之間的一個砷化銦(InAs)層和一個銻化鎵(GaSb)層的一個層壓形成，所述砷化銦(InAs)層連續(xù)將其一個組合物朝向所述銻化鎵(GaSb)層改變。
[0116]如另一實施例或另外，所述重組合控制部件包括提供在所述激子生成部件中的一個電極、向所述電極施加一個偏置電壓的一個電壓源，以及利用比一個激子分子的一個重組合壽命更長的一個時間間隔來控制所述偏置電壓從電壓源到所述電極的施加的一個開關(guān)電路，其中該激子分子在激子生成部件中同時被激勵為多個激子。
[0117]作為另一實施例或另外，單光子生成器可以進(jìn)一步包括:提供在一個單光子的一個路徑上的一個光閘構(gòu)件，該單光子作為所述單一激子的重組合的結(jié)果而被形成。[0118]作為另一實施例或另外，所述光閘構(gòu)件被所述重組合控制部件控制并且與所述單一激子的重組合同步通過所述單光子。
[0119]專利文獻(xiàn)US7492901描述了此單光子生成器裝置，該專利文獻(xiàn)的描述特此以全文并入。
[0120]根據(jù)一個示例性實施例，一種在游戲機(jī)中生成多個隨機(jī)數(shù)的方法被提供，包括:從一個真隨機(jī)數(shù)生成器中生成多個隨機(jī)數(shù)；與一個遠(yuǎn)程游戲服務(wù)器共享至少一個加密密鑰；接收來自遠(yuǎn)程游戲服務(wù)器的關(guān)于至少一組隨機(jī)數(shù)的一個請求；從一個第一存儲器中檢索該至少一組隨機(jī)數(shù)；加密該至少一組隨機(jī)數(shù)；以及將加密的該組隨機(jī)數(shù)發(fā)送到遠(yuǎn)程游戲服務(wù)器。
[0121]作為該方法的另一實施例，將發(fā)送的該組隨機(jī)數(shù)的一個復(fù)本保存到一個第二存儲器中的步驟被提供。
[0122]作為該方法的另一實施例，共享的步驟進(jìn)一步包括從多個隨機(jī)數(shù)中形成至少一個加密密鑰。
[0123]作為該方法的另一實施例，至少一個加密密鑰為一個對稱密鑰。
[0124]作為該方法的另一實施例,至少一個加密密鑰為一個私用和公開密鑰對。
[0125]作為該方法的另一實施例，所述共享進(jìn)一步包括向一個認(rèn)證中心生成一個關(guān)于授權(quán)的認(rèn)證請求以使用至少一個加密密鑰。
[0126]作為該方法的另一實施例，從認(rèn)證中心接收一個授權(quán)證書的步驟被提供。
[0127]作為該方法的另一實施例，該發(fā)送進(jìn)一步包括加密該至少一組隨機(jī)數(shù)以用于保
LU O
[0128]作為該方法的另一實施例，該加密進(jìn)一步包括對該至少一組隨機(jī)數(shù)進(jìn)行數(shù)字簽名。
[0129]作為該方法的另一實施例，遠(yuǎn)程游戲服務(wù)器為游戲機(jī)。
[0130]作為該方法的另一實施例，接收一個請求以驗證并審核發(fā)送的該組隨機(jī)數(shù)的步驟被提供。
[0131]作為該方法的另一實施例，將發(fā)送的該組隨機(jī)數(shù)與保存在第二存儲器中的復(fù)本相匹配的步驟被提供。
[0132]作為該方法的另一實施例，該生成進(jìn)一步包括測試多個隨機(jī)數(shù)以確保隨機(jī)性。
[0133]作為該方法的另一實施例，利用發(fā)送的該組隨機(jī)數(shù)在游戲機(jī)上生成一個機(jī)會游戲的步驟被提供。
[0134]根據(jù)一個示例性實施例，一種在游戲機(jī)中生成多個隨機(jī)數(shù)的方法被提供，包括:從一個真隨機(jī)數(shù)生成器中生成多個隨機(jī)數(shù)；將一個偏值從多個隨機(jī)數(shù)中去除；針對非隨機(jī)性測試多個隨機(jī)數(shù)；以及將多個隨機(jī)數(shù)存儲在一個存儲器中。
[0135]作為該方法的另一實施例，該去除進(jìn)一步包括以下方法步驟:a)使多個隨機(jī)數(shù)成對；b)去除至少一個共同編號的對；c)將一個值分配給其余的對；以及d)將該多個成對的位分成至少一組隨機(jī)數(shù)。
[0136]作為該方法的另一實施例，該測試進(jìn)一步包括對多個隨機(jī)數(shù)應(yīng)用至少一個統(tǒng)計隨機(jī)性測試。
[0137]作為該方法的另一實施例，加密多個隨機(jī)數(shù)的步驟被提供。[0138]作為該方法的另一實施例，利用從通過真隨機(jī)數(shù)生成器生成的多個隨機(jī)數(shù)中生成的一個私用密鑰來對多個隨機(jī)數(shù)進(jìn)行數(shù)字簽名的步驟被提供。
[0139]作為該方法的另一實施例，該存儲進(jìn)一步包括如果存儲器滿了，那么刪除較早組的隨機(jī)數(shù)。
[0140]作為該方法的另一實施例，利用多個隨機(jī)數(shù)生成將在游戲機(jī)被玩的一個機(jī)會游戲的步驟被提供。
[0141]解釋:除非本上下文另外要求，否則在整個說明書和其后的權(quán)利要求書中，詞語“包括”和其變體，如“包括了 ”和“包括著”應(yīng)以一種開放的包括性意義來理解，也就是說，理解為“包括但不限于”。
[0142]在整個此說明書中對“一個實施例”或“一實施例”的參考是指結(jié)合該實施例所描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包括在至少一個實施例中。因此，在此說明書的多個地方出現(xiàn)的短語“在一個實施例中”或“在一實施例中”未必都指相同的實施例。此外，這些特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以任何適當(dāng)方式被組合在一個或多個實施例中。
[0143]除非本上下文另外明確地指出，否則如此說明書和所附權(quán)利要求中所使用，單數(shù)形式“一個”和“該”包括復(fù)數(shù)參照物。還應(yīng)注意，除非上下文另外明確地指出，否則術(shù)語“或”通常以其包括“和/或”的意義使用。
[0144]本文所提供的標(biāo)題和本披露的摘要僅是為了方便起見，并不解釋這些實施例的范圍或含義。
[0145]如在此所使用，表述“真隨機(jī)數(shù)”指示通過一個物理過程產(chǎn)生的多個隨機(jī)數(shù)。
[0146]如在此所使用，術(shù)語“量子阱”指代一個雙異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括被一種半導(dǎo)體材料的一個第一外層與一種半導(dǎo)體材料的一個第二外層包夾的一種半導(dǎo)體材料的一個超薄層，其中半導(dǎo)體材料的超薄層的帶隙小于半導(dǎo)體材料的第一外層與半導(dǎo)體材料的第二外層的帶隙。包夾結(jié)構(gòu)形成導(dǎo)帶和價帶勢阱，在這些勢阱內(nèi)，對應(yīng)地，多個電子被限制在導(dǎo)帶勢阱中并且多個空穴被限制在價帶勢阱中。一個量子阱為一個勢阱，該勢阱將多個載體(電子、空穴、或電子-空穴對)限制在其中，從而迫使其占用一個平坦區(qū)域。
[0147]如在此所使用，術(shù)語“量子點”指代一個異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有形成的多個勢阱，使得多個載體(電子、空穴、或電子-空穴對)在所有三個維度中被限制在一個較小區(qū)域中。此限制導(dǎo)致分立的量化能級并且導(dǎo)致以元電荷“e”為單位的電荷的量化。因為量子點具有多個分立的能級，很像一個原子，所以它有時被稱為“一個人造原子”。量子點的能級可以通過改變量子點的大小和形狀、以及勢的深度來控制。
[0148]如在此所使用，術(shù)語“超晶格”指代一個具有彼此交替的不同半導(dǎo)體材料的多層異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，從而在其中形成多個量子阱，在相鄰量子阱之間的量子阱的能量勢壘大體上較薄，使得電子可以容易地隧道通過(量子以機(jī)械方式穿透)其間的勢壘，分立能級被加寬成微型帶。多層異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)具有以一個所希望的方式隨位置改變的能量帶隙。對于垂直于該層的運動，用于導(dǎo)帶中的電子以及用于價帶中的空穴的允許能級是分立的且較好地分開的。
[0149]此詳細(xì)說明的一些部分用可以在計算機(jī)存儲器上被執(zhí)行的程序、步驟、邏輯塊、處理、以及對數(shù)據(jù)位的操作的其他符號表示而言來呈現(xiàn)?？梢酝ㄟ^硬件、軟件、固件、或其組合執(zhí)行每一個步驟。[0150]因此，給出的數(shù)據(jù)庫的任何實例說明了用于信息存儲的安排。同樣地，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的實例是說明性的，并且其他的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也可以被使用。
[0151]本文所描述的各種過程可以由(例如)適當(dāng)編程的通用計算機(jī)、專用計算機(jī)和計算裝置實施，這對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將是明顯的。通常，一個處理器(例如一個或多個微處理器，一個或多個微控制器，一個或多個數(shù)字信號處理器)將(例如)從一個存儲器或類似裝置接收指令，并執(zhí)行那些指令，由此執(zhí)行由那些指令定義的一個或多個過程。
[0152]一個“處理器”意味著一個或多個微處理器、中央處理單元CPU、計算裝置、微控制器、數(shù)字信號處理器或類似裝置或其任何組合。
[0153]因此,一個過程的一個描述同樣是一個用于執(zhí)行該過程的設(shè)備的一個描述。執(zhí)行該過程的設(shè)備可以包括(例如)一個處理器和那些適合執(zhí)行該過程的輸入裝置和輸出裝置。
[0154]另外，可以使用多種媒體(例如計算機(jī)可讀媒體)以數(shù)種方式存儲并且傳輸實現(xiàn)此類方法的程序以及其他類型數(shù)據(jù)。在一些實施例中，硬連線的電路或自定義硬件可以被用來代替或結(jié)合一些或所有可以實施各種實施例的過程的軟件指令。因此，可以使用硬件和軟件的各種組合而不是僅使用軟件。
[0155]術(shù)語“計算機(jī)可讀媒體”指代參與提供可以由一個計算機(jī)、一個處理器或一個類似裝置讀取的數(shù)據(jù)(例如，指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))的任何媒體、多個相同的媒體、或不同媒體的組合。此媒體可以采用許多形式，包括但不限于，非易失性媒體、易失性媒體，以及傳輸媒體。非易失性媒體包括(例如)光盤或磁盤以及其他持久性存儲器。易失性媒體包括典型地構(gòu)成主存儲器的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器DRAM。傳輸媒體包括同軸電纜、銅線和光纖，包括這些包括耦合到處理器上的一個系統(tǒng)總線的導(dǎo)線。傳輸媒體可以包括或傳輸聲波、光波和電磁輻射，如在射頻RF和紅外IR數(shù)據(jù)通信期間產(chǎn)生的那些。計算機(jī)可讀媒體的常用形式包括，(例如)一個軟盤、一個柔性磁盤、硬盤、磁帶、任何其他磁性媒質(zhì)、一個CD-ROM、DVD、任何其他光學(xué)媒質(zhì)、穿孔卡片、紙帶、具有孔洞圖案的任何其他物理媒質(zhì)、一個RAM、一個PR0M、一個EPR0M、一個閃速EEPR0M、任何其他存儲器芯片或盒、如下文所描述的一個載波、或一個計算機(jī)可以從中進(jìn)行讀取的任何其他媒質(zhì)。
[0156]計算機(jī)可讀媒體的各種形式可能涉及將數(shù)據(jù)(例如指令的序列)傳送到一個處理器。例如，數(shù)據(jù)可以i從RAM被傳遞到一個處理器；ii通過一個無線傳輸媒介被傳送；iii被格式化和/或根據(jù)許多格式、標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議(如以太網(wǎng)或IEEE802.3、SAP、ATP、藍(lán)牙.、以及TCP/IP、TDMA、CDMA和3G)被傳輸；和/或iv以本領(lǐng)域中所熟知的多種方法中的任何一種被加密以確保保密或防止詐騙。
[0157]因此，一個過程的一個描述同樣也是存儲用于執(zhí)行該過程的一個程序的一個計算機(jī)可讀媒體的一個描述。計算機(jī)可讀媒體可以以任何適合的格式存儲那些程序單元，這些程序單元適合執(zhí)行該方法。
[0158]另一示例性實施例可以為通過一個計算機(jī)系統(tǒng)可讀取的一個程序存儲裝置，該程序存儲裝置實施通過該計算機(jī)系統(tǒng)可執(zhí)行的以便執(zhí)行一種用于在游戲機(jī)中生成隨機(jī)數(shù)的方法的一個指令的程序，該游戲機(jī)包括一個用于借助于根據(jù)權(quán)利要求1或2的一個量子光學(xué)過程來生成多個真隨機(jī)數(shù)的裝置；該方法包括以下方法步驟:從真隨機(jī)數(shù)生成器中生成多個隨機(jī)數(shù)；與一個遠(yuǎn)程游戲服務(wù)器共享至少一個加密密鑰；接收來自遠(yuǎn)程游戲服務(wù)器的關(guān)于至少一組隨機(jī)數(shù)的一個請求；從一個第一存儲器中檢索至少一組隨機(jī)數(shù)；加密該至少一組隨機(jī)數(shù)；將加密的該組隨機(jī)數(shù)發(fā)送到遠(yuǎn)程游戲服務(wù)器；以及將發(fā)送的該組隨機(jī)數(shù)的一個復(fù)本保存在一個第二存儲器中。
[0159]另一示例性實施例可以為通過一個計算機(jī)系統(tǒng)可讀取的一個程序存儲裝置，該程序存儲裝置實施通過該計算機(jī)系統(tǒng)可執(zhí)行的以便執(zhí)行一種用于在游戲機(jī)中生成隨機(jī)數(shù)的方法的一個指令的程序，該方法包括:從根據(jù)前述實施例的一個真隨機(jī)數(shù)生成器生成多個隨機(jī)數(shù)；從多個隨機(jī)數(shù)中去除一個偏值；針對非隨機(jī)性測試多個隨機(jī)數(shù)；以及將多個隨機(jī)數(shù)存儲在一個存儲器中。
[0160]正如在一個過程中的各個步驟的描述并不指示所有所描述的步驟都是所需的，一個設(shè)備的實施例包括可操作以執(zhí)行一些但未必所有所描述的過程的一個計算機(jī)/計算裝置。
[0161]同樣，正如一個過程中的各個步驟的描述并不指示所有所描述的步驟都是所需的，存儲一個程序或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一個計算機(jī)可讀媒體的實施例包括存儲一個程序的一個計算機(jī)可讀媒體，該程序在被執(zhí)行時可以導(dǎo)致一個處理器執(zhí)行一些但未必所有所描述的過程。
[0162]各種實施例可以被配置成用于在一個網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中工作，該網(wǎng)絡(luò)環(huán)境包括一個(例如)通過一個通信網(wǎng)絡(luò)與一個或多個裝置進(jìn)行通信的計算機(jī)。該計算機(jī)可能通過任何有線或無線媒介(例如因特網(wǎng)、LAN、WAN或以太網(wǎng)、令牌環(huán)、一個電話線、一個電纜線、一個無線信道、一個光學(xué)通信線、商業(yè)在線服務(wù)供應(yīng)商、電子公告板系統(tǒng)、一個衛(wèi)星通信鏈路、任何上述內(nèi)容的組合)與這些裝置直接或間接地通信。這些裝置中的每一者本身可以包括
被適配成用于與該計算機(jī)進(jìn)行通信的計算機(jī)或其他計算裝置，如基于Intel?Pentium?或
Cemrino?處理器的那些計算機(jī)或計算裝置。任何數(shù)量和類型的裝置都可以與該計算機(jī)進(jìn)行通信。
[0163]在一個實施例中，本發(fā)明可以在一個具有一個或多個裝置而沒有中央機(jī)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中來實踐。在此類實施例中，本文中描述為由該服務(wù)器計算機(jī)執(zhí)行的任何功能或描述為存儲在該服務(wù)器計算機(jī)上的數(shù)據(jù)可以替代地由一個或多個此類裝置執(zhí)行或存儲在其上。
[0164]在描述一個過程的地方，在一個實施例中該過程可在沒有任何用戶干預(yù)的情況下操作。在另一實施例中，該過程包括一些人為干預(yù)，例如，一個步驟由一個人或在一個人的協(xié)助下執(zhí)行。
[0165]雖然本發(fā)明以各種具體實施例的方式被披露，但應(yīng)了解，這些實施例僅作為實例。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求定義。
【權(quán)利要求】
1.一種用于借助于量子光學(xué)過程來生成真隨機(jī)數(shù)的裝置，該裝置包括: 一個光源，用于在一個光束內(nèi)生成至少一個單光子；以及 至少兩個檢測器，各自用于檢測該束內(nèi)的多個單光子而由此提供多個檢測器信號；以及 控制裝置， 其中用于檢測多個單光子的這些檢測器各自包括至少一個量子點；并且 其中這些檢測器被定位在該束中的多個單光子的檢測概率的等效橫向空間位置處；并且 其中該控制裝置被提供并且被適配成用于控制一系列單光子的生成并且記錄用于生成這些真隨機(jī)數(shù)的這些檢測器信號。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中用于生成該單光子的該光源是基于一個量子點結(jié)構(gòu) 的。
3.如前述權(quán)利要求中的一項所述的裝置，其中該量子點包括能夠支撐一種二維電子氣的一個層。
4.如前述權(quán)利要求中的一項所述的裝置，其中該檢測器的光束照明導(dǎo)致在該量子點的電荷占用上的改變并且轉(zhuǎn)而引起在該檢測器的傳輸或光學(xué)特性上的改變。
5.如前述權(quán)利要求中的一項所述的裝置，其中兩個以上檢測器被安排在一個陣列中，該陣列包括多個像素，每一個像素包括一個光子檢測器量子點。
6.如前述權(quán)利要求中所述的裝置，其中該檢測器陣列包括一個位線和字線的網(wǎng)格，其中每一個像素是可尋址的，方法為向一個字線和/或一個位線施加一個適當(dāng)?shù)碾妷骸?br> 7.一種裝置，包括: 一個處理器，被設(shè)計或被配置成用于處理多個隨機(jī)數(shù)；以及 耦合到該處理器上的至少一個生成器，用于借助于根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的一個量子光學(xué)過程來生成多個真隨機(jī)數(shù)；以及 一個存儲器，耦合到該處理器上以存儲該多個隨機(jī)數(shù)；以及 一個輸入/輸出(I/O)接口，耦合到該處理器上以接收和/或發(fā)送數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，優(yōu)選地用于玩一個機(jī)會游戲的一個游戲裝置，包括: 一個易失性存儲器，耦合到該處理器上以存儲該多個隨機(jī)數(shù)；以及 一個非易失性存儲器，耦合到該處理器上以存儲用于玩該機(jī)會游戲的至少一個軟件程序；以及 一個顯不器，用于顯不該機(jī)會游戲。
9.一種用于生成隨機(jī)數(shù)的方法，包括以下方法步驟， 提供一個具有至少兩個檢測器的陣列并且通過包括一個單光子的一個光束來照亮該陣列；以及 使用該陣列的該至少兩個檢測器來檢測該單光子，每一個檢測器具有一個量子點并且與多個值相關(guān)聯(lián)；以及 基于與檢測該單光子的該檢測器相關(guān)聯(lián)的這些值生成該隨機(jī)數(shù)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的方法，進(jìn)一步包括重復(fù)權(quán)利要求5的這些步驟以生成多個真隨機(jī)數(shù)序列。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的方法，進(jìn)一步包括使用控制電路裝置來格式化與這些檢測相關(guān)聯(lián)的多個隨機(jī)數(shù)以適合于與一個計算機(jī)或另一裝置介接。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的方法，進(jìn)一步包括去除如此生成的這些序列中的一個偏值，以便生成處于不同維度中的多個數(shù)字，或以便調(diào)適概率分布。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的方法，進(jìn)一步包括以一種安全的方式對如此生成的這些隨機(jī)數(shù)序列進(jìn)行排序以作為多個種子或作為多個密碼密鑰而用于向多個接收者的隨機(jī)分布。
14.一種通過計算機(jī)系統(tǒng)可讀取的程序存儲裝置，該程序存儲裝置包含通過該計算機(jī)系統(tǒng)可執(zhí)行的一個指令程序，以便執(zhí)行一種用于在游戲機(jī)中生成隨機(jī)數(shù)的方法，該游戲機(jī)包括一個用于借助于根據(jù)權(quán)利要求1到6所述的一個量子光學(xué)過程來生成多個真隨機(jī)數(shù)的裝置；該方法包括以下方法步驟:從該真隨機(jī)數(shù)生成器中生成該多個隨機(jī)數(shù)；與一個遠(yuǎn)程游戲服務(wù)器共享至少一個加密密鑰；接收來自該遠(yuǎn)程游戲服務(wù)器的關(guān)于至少一組隨機(jī)數(shù)的一個請求；從一個第一存儲器中檢索該至少一組隨機(jī)數(shù)；加密該至少一組隨機(jī)數(shù)；將加密的該組隨機(jī)數(shù)發(fā)送到該遠(yuǎn)程游戲服務(wù)器；以及將發(fā)送的該組隨機(jī)數(shù)的一個復(fù)本保存在一個第二存儲器中。
15.一種通過計算機(jī)系統(tǒng)可讀取的程序存儲裝置，該程序存儲裝置包含通過該計算機(jī)系統(tǒng)可執(zhí)行的一個指令程序，以便執(zhí)行一種用于在游戲機(jī)中生成隨機(jī)數(shù)的方法，該方法包括:從根據(jù)權(quán)利要求1到6的一個真隨機(jī)數(shù)生成器中生成多個隨機(jī)數(shù)；從該多個隨機(jī)數(shù)中去除一個偏值；針對非隨機(jī)性測試該多個隨機(jī)數(shù)；以及將該多個隨機(jī)數(shù)存儲在一個存儲器中。
【文檔編號】G06F7/58GK103930866SQ201280054821
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月9日
【發(fā)明者】阿洛伊西·荷馬 申請人:挪佛麥迪哥股份公司