Способ и устройство для генерирования истинно случайных чисел и игровая система

Способ и устройство для генерирования истинно случайных чисел и игровая система

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Данное изобретение, в общем, относится к области генерирования случайных чисел и, в частности, к способу и устройству для генерирования истинно случайных чисел на основе квантово-оптического процесса. Еще конкретнее, настоящее изобретение относится к генерированию истинно случайных чисел с использованием квантовой механики для игровых систем.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Случайные числа в высшей степени важны во многих применениях. Например, в криптографии необходимо их соответствующее использование для генерирования криптографических ключей или для инициализации некоторых переменных в криптографических протоколах. Они также находят применение в различных других областях, таких, как численное моделирование и статистика.

В игровой индустрии в современных игровых машинах для определения выигрышей по ставкам и призовых результатов используются генераторы псевдослучайных чисел. В генераторе псевдослучайных чисел применяется детерминированный математический алгоритм, который генерирует последовательность «казалось бы» случайных чисел. Однако, как предполагает термин «псевдо», последовательность чисел, генерируемая генератором псевдослучайных чисел, вообще не является случайной. Псевдослучайные числа генерируются с использованием арифметического алгоритма, содержащего на выходе числа, которые способны проходить большинство статистических испытаний на случайность. Эти алгоритмы принимают в качестве ввода параметр инициализации, известный как затравка, и итерационно вырабатывают числа. Однако это является полностью детерминированным и, в конечном итоге, повторяет себя самое. При заданной переменной, которая определяет последовательность, числа являются (при условии больших или меньших усилий) предсказуемыми, что в такой же мере служит причиной предсказуемости выигрышей по ставкам в играх на основе ставок, что может служить причиной уязвимости системы к преступным нападениям.

Регламенты лотерей и игровой индустрии требуют, чтобы случайные числа, которые используются при игре в азартные игры, проходили некоторые минимальные статистические испытания случайности для обеспечения для случайных чисел честности и защиты от несанкционированного вмешательства. Регламенты также требуют ревизии используемых случайных чисел; казино должно быть в состоянии проверить то, что последовательность случайных чисел, которая в результате приводит к крупному выигрышу, порождается санкционированным генератором случайных чисел, принадлежащим казино или лотерейной компании.

Генераторы истинно случайных чисел представляют собой устройства, использующие для выработки истинно случайных чисел какой-либо физический процесс. В качестве источника случайности при генерировании истинно случайных чисел могут использоваться многочисленные физические процессы.

Случайность включена в квантовую физику на фундаментальном уровне. Следовательно, имеет смысл использовать в качестве источника случайности для генерирования истинно случайных чисел процесс, описываемый квантовой физикой.

В патенте США №6249009 раскрыт генератор истинно случайных чисел, который использует квантовую механику, содержащий лазер, нейтральный светофильтр и единственный фотоумножитель, который обнаруживает фотоны. В других вариантах осуществления генератора истинно случайных чисел может использоваться лазер, нейтральный светофильтр, светоделитель и два фотоумножителя, каждый из которых обнаруживает единственный фотон из светоделителя.

В качестве основания для генерирования истинно случайных чисел необходимо использовать усовершенствованный квантово-оптический процесс. Кроме того, требуется простой и практичный генератор истинно случайных чисел на основе квантово-оптического процесса.

ЦЕЛЬ И СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является создание устройства и способа, относящихся к типу, упомянутому в первом абзаце, которые устраняют вышеописанные недостатки.

Для достижения вышеописанной цели, отличительные признаки согласно изобретению предусматриваются устройством согласно изобретению таким образом, чтобы устройство согласно изобретению можно было охарактеризовать следующим образом:

устройство для генерирования истинно случайных чисел посредством квантово-оптического процесса, при этом устройство содержит: источник света для генерирования по меньшей мере одного одиночного фотона в световом луче; и по меньшей мере два детектора, каждый из которых предназначен для обнаружения одиночных фотонов в луче, посредством чего создаются сигналы детекторов; и средства управления; где каждый из детекторов для обнаружения одиночных фотонов содержит по меньшей мере одну квантовую точку; и при этом детекторы располагаются в, по существу, эквивалентном пространственном положении вероятности обнаружения одиночных фотонов в луче; и при этом средства управления оснащены и приспособлены для управления генерированием ряда одиночных фотонов и для регистрации сигналов детекторов с целью генерирования истинно случайных чисел.

Обеспечение отличительных признаков согласно изобретению создает преимущества того, что, в частности, удается избегать лавинного процесса и связанных с ним затруднений, генерирование случайных чисел менее подвержено шуму темновой скорости счета, особенно, при работе на высоких частотах. Кроме того, так как указанный детектор основывается на транзисторе, стандартный блок из высокоскоростных электронных схем может иметь быструю временную характеристику. Другое преимущество заключается в том, что детектор на основе квантовых точек способен работать при низких рабочих напряжениях (например, менее 5 вольт) и является более устойчивым. Он также пригоден для конструирования в многоканальную детекторную матрицу.

В отличие от генераторов случайных чисел на основе твердотельных однофотонных детекторов, специализирующихся на лавинных фотодиодах в режиме Гейгера, система согласно настоящему изобретению избегает неотъемлемых недостатков лавинного процесса, который затрудняет реализацию надежных и быстрых квантовых генераторов случайных чисел. Некоторыми из этих неотъемлемых физических ограничений являются: ограничения материалов: почти все составные полупроводники, которые могут обеспечивать детекторы больших длин волн, имеют низкое отношение потенциалов ионизации и, следовательно, неудовлетворительные рабочие характеристики. Высокие частоты туннелирования и генерации: сильное электрическое поле приводит к высокой частоте туннелирования даже в материале с широкой запрещенной зоной, и туннельный ток часто становится основным источником темновых скоростей счета в современных лавинных фотодетекторах. Также полностью истощенная зона лавинного умножения вырабатывает максимальный генерационный шум Шокли-Рида-Холла. Неудовлетворительная однородность: отклонение в доли процента в легировании или толщине слоя может привести к значительным сдвигам в усилении, темновом токе, напряжении пробоя и частотной характеристике. Отклонения в температуре и напряжении смещения могут препятствовать реализации однородной двумерной матрицы большой площади. Сильное излучение фотонов: высокоэнергетические (горячие) носители заряда, которые требуются для лавинного процесса, также могут вырабатывать фотоны. Фактически, детекторы на лавинной основе, как известно, вырабатывают «фотонные вспышки», которые являются на три-четыре порядка величины более яркими, чем падающий луч. Вырабатываемые фотоны могут сильно интерферировать с другими компонентами системы в одноэлементном однофотонном детекторе и вырабатывать значительные перекрестные помехи в матричном однофотонном детекторе.

Для достижения определенной выше цели отличительные признаки согласно изобретению предусматриваются способом согласно изобретению так, чтобы способ согласно изобретению можно было охарактеризовать следующим образом.

Способ генерирования случайного числа включает следующие этапы способа: создание матрицы из, по меньшей мере, двух детекторов и ее освещение световым лучом, содержащим одиночный фотон; и обнаружение одиночного фотона с использованием по меньшей мере двух детекторов матрицы, где каждый детектор содержит квантовую точку и является связанным с некоторыми значениями; и генерирование случайного числа на основе значений, связанных с детектором, обнаруживающим одиночный фотон.

Эти и другие особенности изобретения являются очевидными из описываемых в дальнейшем вариантов осуществления изобретения и будут освещены со ссылкой на эти варианты осуществления изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

В дальнейшем изобретение будет описано более подробно посредством неограничивающего примера со ссылкой на варианты осуществления изобретения, показанные в графических материалах.

На фиг. 1 показана игровая машина.

На фиг. 2 показана блок-схема компонентов устройства генерирования истинно случайных чисел для использования в устройстве игровой машины согласно другому примерному варианту осуществления изобретения.

На фиг. 3 представлена принципиальная электрическая блок-схема устройства согласно еще одному примерному варианту осуществления изобретения.

На фиг. 4 показано устройство для генерирования истинно случайных чисел посредством квантово-оптического процесса согласно примерному варианту осуществления изобретения.

На фиг. 5 показана многослойная структура однофотонного детектора в соответствии с настоящим изобретением.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

На фиг. 1 показана игровая машина 50, содержащая окно 10 терминала для показа дисплея 14а игры с использованием барабанов. Игровая машина 50 допускает различные режимы игрового процесса. Изначально игровая машина 50 действует в стандартном режиме игрового процесса вплоть до возникновения случайного события, а затем игровая машина 50 может действовать в особом режиме игрового процесса. В стандартном режиме игрового процесса отображается матрица символов в формате, включающем пять барабанов, ориентированных в столбцы и три горизонтальные строки. В одном варианте осуществления барабаны представляют собой физические барабаны, которые вращаются, а в другом варианте осуществления барабаны представляют собой изображения физических барабанов.

Дисплей 14а сконфигурирован для отображения матрицы символов 26, которые имитируют барабаны механического игрового автомата в стандартном режиме игрового процесса согласно одной из особенностей изобретения. Соответственно, каждый столбец указанной матрицы символов имитирует один механический барабан игрового автомата. Окно 10 терминала наклонено относительно пола для того, чтобы быть обращенным к пользователю.

В другом варианте осуществления изобретения, дисплей 14а содержит механические барабаны игрового автомата. Следует принимать во внимание, что в настоящем раскрытии могут предполагаться и смешанные схемы, содержащие как цифровые, так и механические компоненты. Дисплей 14b представляет собой дисплей, работающий на пропускание, для того, чтобы облегчить выделение цветом любого из различных символов и игровых линий для облегчения игрового процесса.

Матрица символов 26 содержит три строки и пять столбцов. Матрица символов 26, однако, может содержать любое количество строк и столбцов в соответствии с разными форматами игры. Как показано, матрица символов 26 содержит ряд символов 24а, 24b, 24с и 24d и три разбросанных символа 24е, 24f и 24g.

Игровая машина 50 содержит аппаратное обеспечение и периферийные устройства, необходимые для работы игровой машины. В настоящем варианте осуществления периферийные устройства включают: принтер 51, лоток 52 для фишек, купюроприемник 53, ящик 54 для денег с защищенным доступом, устройство 62 считывания с карт и громкоговорители 60.

Игровая машина 50 содержит материнскую плату 55, содержащую центральный процессор 56, электронную память 57 для хранения процессорных команд и жесткий диск 58 для хранения программного обеспечения. Память 57 и жесткий диск приспособлены для установления связи с центральным процессором 56.

Купюроприемник 53 приспособлен для приема денег и для доставки денег в ящик 54 для денег с защищенным доступом. Устройство 62 считывания с карт считывает денежные карты, в том числе микропроцессорные карточки, кредитные карты, платежные карты и т.п. Устройство 62 для считывания с карт и купюроприемник 53 сообщают о финансовых операциях процессору 56. Как окно 10 терминала, так и громкоговорители 60 сообщают игроку (пользователю) инструкции и результаты.

Устройство 62 считывания с карт располагается рядом с окном 10 терминала для удобства использования, позволяя пользователю использовать устройство 62 считывания с карт, когда он сидит или стоит.

Окно 10 терминала предпочтительно представляет собой сенсорный экранный монитор, содержащий четыре основных компонента, которые включают датчик касания, монитор (дисплей), контроллер и программный драйвер. Датчик касания основывается, например, на емкостной, резистивной технологии, технологии поверхностных акустических волн (SAW)/npH3eMHbrx акустических волн (GAW) или аналогичных технологиях. Монитор, например, основывается на технологии электронно-лучевой трубки (CRT), жидкокристаллической дисплейной (LCD), плазменной или аналогичных технологиях, содержащих дисплейный экран, в который может встраиваться датчик. Контроллер принимает входные сигналы из датчика касания и выполняет функции в ответ на центральный процессор 56. Программный драйвер позволяет контроллеру и центральному процессору 56 устанавливать связь и позволяет контроллеру распознавать ввод, обнаруживаемый датчиком касания.

Центральный процессор 56 и материнская плата 55 предпочтительно являются частью компьютера общего назначения, содержащего модуль видеодисплея с вводами/выводами (I/O) видеосигнала на видеоинтерфейс сенсорного экранного монитора, по меньшей мере один аудиовыход с вводами/выводами звуковых сигналов в звуковой громкоговоритель 60а, компьютерную операционную систему, например, Windows™, Linux™, Unix™ и т.п., программные драйверы для всех периферийных устройств ввода-вывода и последовательные/параллельные порты и/или USB для подключения таких периферийных устройств, как принтер, устройства чтения микропроцессорных карточек, и, там где это необходимо, интерфейсы ввода/вывода данных и преобразователи/разветвители ввода-вывода данных.

Компьютерный программный продукт хранится в жестком диске 58 или в другом сопоставимом модуле запоминающего устройства. Программа может организовывать отображение всех игровых составляющих на графическом пользовательском интерфейсе (GUI) сенсорного экранного монитора. Программа может отфильтровывать значимые данные для действия, интерпретировать смысл этих данных (в случае необходимости, после преобразования данных), иногда с учетом предыдущего события, текущего состояния или предсказываемого события, и действовать на результат интерпретации. Данные могут приходить из интерфейсов ввода-вывода всех устройств/оборудования, подключенного к программе. Возьмем пример определения положения касания игроком участка в пространстве графического компонента на одном из сенсорных экранных мониторов. Координата, соответствующая каждому из участков касания может быть преобразована контроллером сенсорного экрана в строку двоичных данных. Данные могут передаваться через последовательные соединения от контроллера к центральному процессору. Центральный процессор может извлекать данные, считывать координаты и реагировать на действие, связанное с участком касания.

Фиг. 2 представляет собой блок-схему компонентов игровой машины и устройства, генерирующего истинно случайные числа, используемого в ней в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Связями между компонентами устройства может управлять микропроцессорный набор 202 ядра системы. Микропроцессорный набор 202 ядра системы может содержать контроллер-концентратор памяти (МСН), или северный мост 204, контроллер-концентратор ввода-вывода (ICH), или южный мост 206. Микропроцессорный набор 202 ядра системы может сочетать все признаки ICH с портом ускоренного графического порта (AGP) и подключаться непосредственно к процессору. Функции микропроцессорного набора 202 ядра системы и северного 204 и южного 206 мостов известны в данной области техники и не будут подробно обсуждаться в настоящем раскрытии. И хотя на фигурах проиллюстрированы конкретные компоненты, соединенные с микропроцессорным набором 202 ядра системы, эти компоненты являются иллюстративными компонентами для варианта осуществления изобретения и не предполагаются как ограничивающие, так как могут использоваться и другие компоненты.

Генератор 400 истинно случайных чисел согласно настоящему изобретению, более подробно показан на фиг.4, соединен с процессором 210 через микропроцессорный набор 202 ядра системы на южном мосту 206. Генератор 400 истинно случайных чисел может генерировать за секунду, например, 600 килобит истинно случайных чисел. Оперативная память (RAM) 212 может соединяться с процессором 210 через микропроцессорный набор 202 ядра системы на северном мосту 204 с целью хранения и обработки истинно случайных чисел, генерируемых генератором 400 истинно случайных чисел. Истинно случайные числа могут храниться в RAM 212 и обрабатываться процессором 210. Обработка истинно случайных чисел может повлечь за собой проверку целостности аппаратного обеспечения генератора 400 истинно случайных чисел, устранение систематических ошибок, испытание случайности, создание цифровой подписи, цифровую проверку, шифрование, дешифрование и/или ревизию случайных чисел, как будет более подробно описываться ниже. После обработки случайные числа могут храниться в RAM 212.

Устройство 200 также может содержать запоминающее устройство 214 случайных чисел, соединенное с процессором 210 через микропроцессорный набор 202 ядра системы на южном мосту 206. Запоминающее устройство 214 случайных чисел может использоваться вместо RAM 212 для хранения истинно случайных чисел. Запоминающее устройство 214 случайных чисел может представлять собой такое запоминающее устройство большой емкости, как жесткий диск или флеш-накопитель, используемый в компьютере общего назначения, который обычно допускает считывание и запись кода и данных на указанное запоминающее устройство большой емкости. Однако в среде игровой машины модификация игрового кода, хранящегося на запоминающем устройстве большой емкости, строго контролируется и может допускаться только в особых случаях типа технического обслуживания, для чего требуются электронные и физические деблокираторы. И хотя этот уровень безопасности может обеспечиваться программным обеспечением, игровые компьютеры, которые содержат запоминающие устройства большой емкости, предпочтительно, содержат схему защиты больших объемов данных на аппаратном уровне, которая действует на канальном уровне для наблюдения за попытками модификации данных на запоминающем устройстве большой емкости и будет генерировать как программные, так и аппаратные пусковые механизмы генерирования ошибок в случае, если совершена попытка модификации данных без наличия надлежащих электронных и физических деблокираторов.

Видеоконтроллер, или адаптер 216 дисплея, такой, как графическая карта или видеокарта, может соединяться с дисплеем 220 и процессором 210 через микропроцессорный набор 202 ядра системы на северном мосту 204. Адаптер 216 дисплея может допускать отображение сообщений процессора 210 на дисплее 220. В одном из вариантов осуществления изобретения, адаптер 216 дисплея может интегрироваться в северный мост 204. Дисплей 220 может представлять собой дисплей любого типа, например, жидкокристаллический дисплей (LCD), флуоресцентный дисплей, экран на электронно-лучевой трубке (CRT) и т.п. Это позволяет устройству отображать внутренние ошибки или успехи, происходящие из собственного аппаратного и/или программного обеспечения устройства. Например, если отказывает генератор 400 истинно случайных чисел, будет отображаться сообщение об ошибке, информирующее пользователя об отказе. Кроме того, если какое-либо действие, такое, как проверка последовательности случайных чисел на заявленный крупный выигрыш, было успешным, на дисплее 220 может отображаться сообщение «проверка успешна». Также может отображаться и другая информация, такая, как дата и время, когда случайные числа были сгенерированы и/или переданы, однозначная идентификация удаленного игрового устройства, в которое были переданы случайные числа, и любая другая информация.

Теперь станет известно, что устройство 200 необязательно должно содержать дисплей 220 и/или адаптер 216 дисплея. Точнее, в другом варианте осуществления, устройство 200 может отображать сообщения на удаленном игровом сервере, как, например, на дисплее удаленного игрового сервера. Сообщения могут передаваться через интерфейс 222 ввода-вывода. Консольное приложение удаленного игрового сервера может устанавливать связь с процессором 210 через интерфейс 222 ввода-вывода и наблюдать сообщения, отправленные удаленному игровому серверу из процессора 210.

Как обсуждалось выше, для установления связи с удаленным игровым сервером может использоваться интерфейс 222 ввода-вывода. Интерфейс 222 ввода-вывода также может соединяться с процессором 210 через микропроцессорный набор 202 ядра системы на южном мосту 206 для приема запросов и передачи данных удаленному игровому устройству. Интерфейс 222 ввода-вывода может представлять собой интерфейс любого типа, такой как беспроводной приемопередатчик, универсальная последовательная шина (USB), шина для подключения периферийных компонентов (PCI), сетевая карта, шина данных или интерфейс любого другого типа, который позволяет устройству 200, генерирующему истинно случайные числа, устанавливать связь с удаленным игровым сервером. Удаленный игровой сервер может представлять собой, но не ограничиваясь этим, персональный компьютер, игровой автомат, удаленное игровое устройство, переносное игровое устройство, такое как сотовый телефон, карманный персональный компьютер и беспроводной игровой плеер, или любая другая игровая машина, но не ограничиваясь этим. Интерфейс 222 ввода-вывода также может подключаться к другим устройствам ввода-вывода, таким как клавиатура, набор кнопок или мышь, позволяя игроку играть в азартную игру на игровой машине.

Устройство также может содержать постоянное запоминающее устройство (ROM), такое, как электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство 218 (EEPROM) для хранения операционной системы и по меньшей мере одного программного продукта для запуска азартной игры и/или обработки случайных чисел. Операционная система и программное обеспечение, как правило, хранятся на энергонезависимом запоминающем устройстве чтения/записи большой емкости; однако использование EEPROM 218 гарантирует целостность устройства 200. EEPROM 218 гарантирует целостность устройства, позволяя пользователю легко проверять то, что содержимое устройства является подлинным, в случае, если подозревается злонамеренное вмешательство в работу устройства. Например, программное обеспечение в EEPROM 218 может гарантировать целостность данных в запоминающем устройстве 214 случайных чисел, позволяя только санкционированным программным процессам с достоверными цифровыми подписями считывать, записывать, модифицировать и удалять данные в запоминающем устройстве 214 случайных чисел. Если подозревается злонамеренное вмешательство в программное обеспечение в EEPROM 218, пользователь может просто извлечь EEPROM 218 из устройства 200 и проверить его содержимое. Таким образом, поскольку устройство 200 заключается в корпусе, что дополнительно обсуждается ниже, злонамеренное вмешательство может быть заметно, только если, например, нарушена лента с защитой от злонамеренного вмешательства.

Неизменяемая базовая система 224 ввода-вывода (BIOS) может использоваться для выполнения внутренней проверки на всем аппаратном/программном обеспечении в устройстве после подачи на него электропитания. В случае если какой-либо компонент неудачно проходит внутреннюю проверку, на дисплее 220 может отображаться сообщение, информирующее пользователя об отказе.

Ниже станет известно, что операционная система и/или программный продукт может храниться в любом другом компоненте. Например, когда на устройство 200 подается электропитание, перед исполнением какого-либо программного обеспечения, EEPROM 218 может содержать программное обеспечение, которое выполняет проверку цифровой подписи программных продуктов, в том числе операционной системы, которые затем могут сохраняться в запоминающем устройстве большой емкости. В другом варианте осуществления изобретения для хранения операционной системы и программных продуктов может использоваться BIOS 224.

Для поддержания и контроля энергии, подаваемой на генератор 400 истинно случайных чисел, с генератором 400 истинно случайных чисел и процессором 210 через микропроцессорный набор 202 ядра системы может соединяться регулятор тока напряжения. Это обеспечивает целостность генератора 400 истинно случайных чисел.

Согласно примерному варианту осуществления устройство ввода-вывода представляет собой набор кнопок.

В качестве дополнительного варианта осуществления или в дополнение, устройство ввода-вывода представляет собой сенсорный экранный дисплей.

В качестве дополнительного варианта осуществления или в дополнение, устройство ввода-вывода представляет собой механический диск.

Согласно примерному варианту осуществления энергонезависимая память представляет собой EEPROM.

Согласно примерному варианту осуществления интерфейс ввода-вывода представляет собой один интерфейс из группы, которая включает беспроводной приемопередатчик, сетевую карту, универсальную последовательную шину (USB), шину для подключения периферийных компонентов (PCI) или их сочетание.

Согласно примерному варианту осуществления предусматривается базовая система ввода-вывода (BIOS), которая соединяется с процессором для выполнения внутренней проверки указанного устройства.

Согласно примерному варианту осуществления для защиты устройства предусматривается по меньшей мере одна дверь, замок, датчик, лента с защитой от злонамеренного вмешательства или их сочетания.

Согласно примерному варианту осуществления запоминающее устройство представляет собой запоминающее устройство с произвольным доступом (RAM).

Согласно примерному варианту осуществления постоянное запоминающее устройство (ROM) соединяется с процессором для хранения по меньшей мере одного программного продукта.

Согласно примерному варианту осуществления постоянное запоминающее устройство представляет собой программируемое постоянное запоминающее устройство (PROM).

Согласно примерному варианту осуществления постоянное запоминающее устройство представляет собой электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (EEPROM).

Согласно примерному варианту осуществления память представляет собой энергонезависимую память для хранения операционной системы и по меньшей мере одного программного продукта.

На фиг. 3 показана системная схема компьютера 84, используемого в игровой машине согласно другому примерному варианту осуществления изобретения. Компьютер 84 содержит материнскую плату 86, память 88 программ, представляющую собой машиночитаемый носитель данных, главный процессор 90 и RAM 92, подключенные в оперативной связи. Компьютер 84 содержит контроллер 94 I/O ввода-вывода. Контроллер 94 ввода-вывода сообщается с панелью 96 управления пользовательским интерфейсом, схемой 98 драйвера интерфейса дисплея, дисплейным модулем 100, монетоприемником 102, купюроприемником 104, устройством 106 считывания с карт, устройством 108 считывания/печати билетов и звуковой схемой 110. Звуковая схема 110 находится в оперативной связи с громкоговорителями 112.

Генератор 400 истинно случайных чисел согласно настоящему изобретению, более подробно показанный на фиг. 4, оперативно соединен с главным процессором 90 и RAM 92.

Монетоприемник 102 и купюроприемник 104 принимают деньги и сообщают их количество контроллеру 94 ввода-вывода. Устройство 106 считывания с карт считывает кредитные карты, платежные карты, подарочные кредитные карты и другие карты, содержащие электронные признаки денежной величины.

Устройство 108 считывания билетов печатает билеты и квитанции, показывающие выигрыши игрока или другой финансовый итог. Устройство 108 считывания билетов также принимает билеты, содержащие такие признаки денежной величины, как штрихкод, который считывается устройством 108 считывания билетов.

Звуковая схема 110 сконфигурирована для обеспечения пользователя интерфейсом на звуковой основе. Каждое перемещение или действие пользователя может в результате приводить к отдельному звуку или инструкции, генерируемой компьютером 84. Громкоговорители 112 сообщают звуки пользователю.

На фиг. 4 показано устройство 400 для генерирования истинно случайных чисел посредством квантово-оптического процесса, при этом устройство 400 содержит: источник 405 света для генерирования по меньшей мере одного одиночного фотона в световом луче; и по меньшей мере два детектора 410, 415, каждый из которых предназначен для обнаружения одиночных фотонов 450 в луче, посредством чего создаются сигналы детекторов; и средства 420 управления, где каждый из детекторов 410, 415, предназначенных для обнаружения одиночных фотонов, содержит по меньшей мере одну квантовую точку 430, 435; и где детекторы располагаются в, по существу, эквивалентных, но пространственно разных положениях вероятности 470 обнаружения одиночных фотонов в луче; и где средства 420 управления предусмотрены и предназначены для управления генерированием ряда одиночных фотонов и регистрации сигналов детекторов с целью генерирования истинно случайных чисел 460.

Устройство состоит из светового источника фотонов, который выпускает луч, состоящий из фотонов. Луч освещает матрицу из по меньшей мере двух однофотонных детекторов. С каждым из детекторов этой матрицы связано некоторое значение. Обнаружение фотона в данном детекторе будет давать одно случайное число, значение которого будет значением, связанным с этим детектором.

Если матрица детекторов состоит из двух однофотонных детекторов, устройство будет вырабатывать случайные двоичные числа. Один детектор будет связан со значением «0», а второй детектор - со значением «1».

Случайность истинно случайного числа, вырабатываемого таким образом, является результатом корпускулярно-волнового дуализма фотонов. Положение фотона в луче описывается волновой функцией. Эта функция может использоваться для вычисления пространственной вероятности обнаружения фотона в луче. Если в плоскости, перпендикулярной лучу, расположены несколько однофотонных детекторов, соответствующая им вероятность обнаружения фотона будет связана со значением, принимаемым волновой функцией в их положении.

В этом отношении, термин «фотон» означает единицу электромагнитной энергии, не зависящую от ее положения в спектре, например, видимого или невидимого излучения.

Способ согласно примерному варианту осуществления изобретения может включать следующие этапы. На первом этапе матрица детекторов освещается световым лучом, содержащим одиночный фотон. На втором этапе одиночный фотон обнаруживается, или не обнаруживается, с использованием по меньшей мере двух детекторов матрицы, где каждый детектор содержит квантовую точку. На третьем этапе обнаружение связывается с некоторыми значениями. На четвертом этапе обнаруженные значения генерируют значения случайных чисел, равные тем, которые связаны с детектором. На пятом этапе вышеупомянутые три этапа повторяются для выработки последовательностей истинно случайных чисел. На шестом этапе случайные числа, связанные с указанными обнаружениями, с использованием средств схемы управления регистрируются в формате, подходящем для обмена информацией с компьютером или другим устройством. Устройство может содержать буфер.

На необязательном седьмом этапе последовательности, генерируемые таким образом, обрабатываются для исключения возможных систематических ошибок, для выработки чисел в другом измерении или для разложения распределения вероятностей в ряд Тейлора. На необязательном восьмом этапе последовательности случайных чисел, генерируемых таким образом, выстраиваются в очередь для случайного распределения безопасным образом среди получателей в качестве затравок или криптографических ключей.

Значение, связанное с каждым из детекторов, может определяться с использованием волновой функции, которая описывает положение фотона в луче. Затем вычисляется пространственная вероятность обнаружения фотона в луче. Если в плоскости, перпендикулярной лучу, размещается несколько однофотонных детекторов, соответствующая им вероятность обнаружения фотона соотносится со значением, взятым из волновой функции в их положении.

Последовательность, необязательно, может впоследствии обрабатываться, например, для устранения возможных систематических ошибок, для выработки чисел в другом измерении или для разложения распределения 36 вероятностей в ряд Тейлора способом, например, описываемым J. von Neumann в документе «Various techniques used in connection with random digits», Applied Mathematics Series, 12, 36-38, U.S. National Bureau of Standards (1951), содержимое которого ссылкой включается в настоящее раскрытие.

В другом варианте осуществления изобретения, обнаружение одиночного фотона в детекторе 410 будет вырабатывать истинно случайное число, например, с двоичным значением «0», в то время как обнаружение фотона в детекторе 415 будет вырабатывать двоичное значение «1».

Со ссылкой на фиг. 4 показано сечение пространственного распределения вероятности 470 обнаружения фотонов в луче, а также положение однофотонных детекторов. В зависимости от типа используемого источника света, форма этой функции пространственного распределения может быть гауссовой. Также пригодны и другие формы. Если детекторы 410, 415 расположены в луче подходящим образом, видно, что вероятность обнаружения фотона может быть одинакова для каждого детектора. Подходящим положением, например, является положение вблизи центра указанного луча. Случайность истинно случайных чисел, вырабатываемых таким образом, является результатом поперечного пространственного распределения вероятности обнаружения фотона в луче.

Повторяя указанные этапы, можно вырабатывать последовательности истинно случайных чисел. На дальнейших этапах обрабатывается последовательность, например, для устранения возможных систематических ошибок, комбинирования истинно случайных чисел для выработки чисел в другом измерении или разложения распределения вероятностей в ряд Тейлора, как описывается J. von Neumann в документе «Various techniques used in connection with random digits», процитированном выше.

Устройство способно генерировать «Х-ичные» случайные числа, где X представляет собой число детекторов, используемых в матрице, и отображает количество измерений, которое имеет каждое случайное число. В этом случае, Х-ичное случайное число представляет биты Х-го уровня в Х-мерной системе. Например, символы в двоичной системе могут иметь только два значения, традиционно именуемые «вкл» и «выкл». Таким образом, двоичная система представляет собой X-ичную систему, в которой Х=2. Например, когда детекторная матрица состоит из двух однофотонных детекторов, вырабатываемые истинные случайные числа являются

двоичными числами. Матрица детекторов также может содержать более двух однофотонных детекторов. В одном из вариантов осуществления изобретения, со значениями от 0 до 3 может быть связано четыре детектора, вырабатывающих истинно случайные числа с размерностью 4.

В другом примере, в десятичной системе каждый разряд может иметь до десяти значений, т.е. числа от 0 до 9. Для простоты, мы могли бы именовать такую систему «десятичной», Х-ичной системой, в которой Х=10.

Др