Estudio experimental de un generador cuántico de números aleatorios basado en láseres de semiconductor

Abstract

En este trabajo se ha llevado a cabo el estudio experimental de un generador cuántico de números aleatorios. Este se basa en las excitaciones aleatorias de los modos de polariza- con lineales de un láser semiconductor VCSEL debidas al ruido de emisión espontanea. Se ha demostrado que en determinadas condiciones de modulación, temperatura y tiempo de muestreo los dos modos lineales de polarización pueden mostrar la misma probabilidad de excitación. Para caracterizar la aleatoriedad de nuestro sistema se ha analizado la dependen- cita de la probabilidad de excitación, la autocorrelación y diversos histogramas de las señales correspondientes a cada polarización en las diferentes condiciones mencionadas. Demuestra- mos que la probabilidad de excitación de un modo de polarización lineal es muy sensible a la temperatura del VCSEL. Además, los números aleatorios generados en este proceso se han sometido a una batería de test estadísticos (NIST) para validar de forma confiable el grado de aleatoriedad de los mismos.

In this work the experimental study of a quantum random number generator has been ca- rried out. This is based on the random excitation of the linearly polarized modes of a VCSEL semiconductor laser due to spontaneous emission noise. It has been shown that under certain conditions of modulation, temperature and sampling time the two linear polarization modes can have the same probability of excitation. In order to characterize the randomness of our system the dependence of the excitation probability has been analysed under the different conditions mentioned as well as the autocorrelation and various histograms of both signals corresponding to each polarization. We shown that the probability of excitation of linearly polarized mode is very sensitive to the temperature of the VCSEL. In addition, the random numbers generated in this process have been subjected to a statistical battery of tests (NIST) to reliably validate their randomness quality.