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Quantenzufallsgenerator

Zufall in der Quantenphysik

Mit diesem Experiment wird eine der fundamentalen Eigenschaften der Quantenphysik beleuchtet – der Zufall. Zufallszahlen zu generieren ist nicht einfach nur ein physikalischer oder mathematischer Spaß - es gibt wichtige Anwendungen, z.B. benötigt man Zufallszahlen zur Verschlüsselung von Daten oder zur Modellierung von zufälligen Prozessen in der Biologie, Physik oder sogar in Sozialwissenschaften. Doch auch Spielcasinos benötigen solche Zahlen und sind potenzielle Käufer von Zufallszahlen.

Es gibt natürlich zahlreiche Varianten computerbasierter Zufallsgeneratoren, die die Zahlen mit Hilfe von Computeralgorithmen erzeugen. Dies sind allerdings niemals "echte" Zufallszahlen, da diese Algorithmen natürlich auch zurückgerechnet, also durchschaut werden können. Echte Zufallszahlen können aber aus physikalischen Vorgängen ermittelt werden, so z.B. auf Basis quantenmechanisch zu beschreibender Prozesse.

 

In unserem Labor stehen zwei solcher "Quantenzufallsgeneratoren" zur Verfügung:

 

  • ein Eigenbau-Generator, mit dem man per Hand Zufallszahlen aufnehmen kann. Dieser Aufbau lässt eigenständiges Messen zu, wodurch die Funktionsweise klar verständlich gemacht werden kann. Nachteil: Durch die Datenaufnahme per Hand können nicht sehr viele Zahlen aufgenommen werden, was für eine statistische Betrachtung ungünstig ist.
  • ein kommerzielles USB-Gerät, das zwar eine Black-Box darstellt, allerdings vom Prinzip her genauso funktioniert wie der Eigenbau-Generator. Dafür lassen sich kinderleicht sehr viele Zufallszahlen generieren, mit denen weiterführende Analysen durchgeführt werden können.