Generación de números aleatorios con SPADs en condiciones de oscuridad

Abstract

The aim of this work is to assess the possibility of generating random numbers at hardware level using SPADs working under dark conditions. The scope of this work is mainly theoretical, and its motivation is to explore the different available techniques that allow the extraction of random sequences based on SPADs. This work is structured in two well differentiated parts. In the first part, concepts related to randomness and entropy are introduced and different techniques of entropy extraction are described. Different types and classification of random number generators are also described in this first part. The second part of this work is devoted to the study of the statistics and different digitalization strategies of the randomness generated by a SPAD under dark conditions. As part of this study, two software tools that have been developed within the framework of this work to allow the modeling, representation and digitalization of synthetic series of avalanche pulses originated in the SPAD are presented.

Este trabajo tiene por objeto analizar la posibilidad de generar números aleatorios a nivel hardware utilizando dispositivos SPAD en condiciones de oscuridad. El alcance del trabajo es principalmente teórico y la motivación del mismo es explorar las distintas técnicas disponibles que permiten extraer secuencias aleatorias a partir de SPADs. El trabajo se estructura en dos partes bien diferenciadas. En la primera parte se introducen los conceptos de aleatoriedad y entropía y se describen diferentes técnicas de extracción de la misma. En esta primera parte también se describen y clasifican los diferentes tipos de generadores de números aleatorios. La segunda parte del trabajo está dedicada al estudio estadístico y de diferentes estrategias de digitalización de la aleatoriedad generada por un SPAD en condiciones de oscuridad. Como parte de este estudio se presentan dos herramientas software desarrolladas en el marco de este trabajo para permitir el modelado, la representación, la visualización y la digitalización de series sintéticas de pulsos de avalancha originados en el SPAD.