chernobyl_dice：量子随机数生成器

chernobyl_dice：量子随机数生成器

chernobyl_dice A quantum random number generator with a Cold War aesthetic. 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/ch/chernobyl_dice

项目介绍

chernobyl_dice 是一个独特的量子随机数生成器，它利用弱放射性样本的核衰变作为熵源。这个项目由四个主要部分组成：Arduino Nano 微控制器、Geiger 计数器、六个铀玻璃弹珠以及Nixie管显示器。通过Geiger计数器的事件（即“点击”声）转换成随机位，进而产生随机数。

项目技术分析

chernobyl_dice 的核心是一个Geiger计数器，它能够检测到铀玻璃样本的放射性衰变事件。这些事件通过特定的算法转化为随机位，该算法包括：

1. 在环形缓冲区中，每毫秒记录一个0或1，取决于是否有Geiger事件发生。
2. 使用von Neumann方法对0占主导地位的流进行初步去偏。
3. 通过将前一步生成的位与自设备上电以来经过的4微秒间隔的模2进行异或，进一步去偏。

此外，每当Geiger事件发生时，铀玻璃样本会被一组紫外线LED灯照亮，使其发出明亮的绿色荧光，这一效果虽然与样本的放射性无关，但看起来确实非常酷。

项目技术应用场景

chernobyl_dice 可以应用于多种场景，其中包括：

• 科学研究：在需要高熵随机数的研究中，例如统计分析、模拟和加密算法。
• 教育：作为教学工具，帮助学生理解放射性、量子随机性和硬件微控制器编程。
• 艺术和娱乐：利用Nixie管显示器的独特视觉效果，制作艺术装置或用于娱乐的随机数生成器。

项目特点

1. 量子随机性：利用放射性衰变的物理特性，生成真正的随机数。
2. 多种操作模式：包括时钟模式、流模式和骰子模式，满足不同的使用需求。
3. 高质量显示：Nixie管显示器提供复古而优雅的数字显示效果。
4. 开放性：项目提供了详细的组装说明和CAD图纸，允许用户自行组装。
5. 可靠性：生成的随机数通过NIST统计测试套件，表现出高度的随机性。

以下是项目的详细特点：

时钟模式

在时钟模式下，设备显示当前时间，Geiger板未开启。用户可以通过翻转切换开关来设置时间。

流模式

在流模式下，设备重复生成随机数，大小由切换开关设定（如果没有设定切换开关，则生成0-255之间的随机字节）。生成的数字通过USB串行传输。

骰子模式

在骰子模式下，通过按钮启动随机数生成，生成的随机数大小由切换开关的求和值设定。按下按钮生成数字，再次按下清除显示。

统计性能

虽然还需要进一步测试以确认结果的稳定性，但目前的chernobyl_dice能够生成超过1.5兆比特的文件，并通过Python实现的NIST统计测试套件。这意味着chernobyl_dice生成的随机数非常公平。

三维模型

项目的Fusion 360 CAD图纸可供查看和下载，方便用户了解设备结构和组装过程。

组装说明和零件清单

项目提供了详细的组装步骤和零件清单，但需要注意的是，这些说明和资源尚未完全成熟，并且该项目适合高级制作者。

通过上述介绍，chernobyl_dice 不仅仅是一个技术项目，更是一个展示物理、编程和设计结合的艺术作品。无论是用于科学研究还是作为教育工具，它都提供了一个独特的视角来探索随机性和放射性世界的奥秘。如果你对量子随机数生成器感兴趣，chernobyl_dice 可能是你不容错过的项目。

chernobyl_dice A quantum random number generator with a Cold War aesthetic. 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/ch/chernobyl_dice