Generación cuántica de números aleatorios basada en láseres de semiconductor de cavidad vertical

Abstract

En este trabajo se presenta un estudio experimental de la excitación aleatoria de los dos modos linealmente polarizados de un VCSEL cuya corriente aplicada es cambiada de forma periódica en el tiempo. Se demuestra que la probabilidad de excitación de un modo linealmente polarizado cambia significativamente con el valor de la amplitud de voltaje, la temperatura y el tiempo de muestreo. A partir de la elección adecuada de estos parámetros se identifican situaciones en las que las distribuciones de las señales polarizadas linealmente son aproximadamente uniformes. Se han considerado métodos de postprocesamiento con códigos BCH y de Von Neumann para reducir el sesgo de las secuencias de bits obtenidas y tratar de analizar gráficamente la aleatoriedad de los resultados, con el objetivo de determinar si este sistema es un buen candidato como generador cuántico de números aleatorios.

This work presents an experimental study of the random excitation of the two linearly polarized modes of a VCSEL whose applied current is changed periodically in time. It is shown that the probability of excitation of a linearly polarized mode changes significantly with the value of voltage amplitude, temperature and sampling time. From the appropriate choice of these parameters, situations are identified in which the distributions of linearly polarized signals are approximately uniform. Post-processing methods with BCH and Von Neumann codes have been considered to reduce the bias of the obtained bit sequences and to try to analyze graphically the randomness of the results, with the aim of determining if this system is a good candidate as a quantum random number generator.