本申請涉及隨機數(shù)發(fā)生器，尤其涉及一種基于磁性隧道結(jié)器件的真隨機數(shù)發(fā)生器和隨機數(shù)生成方法。

背景技術(shù)：

1、在密碼學(xué)、計算機模擬、統(tǒng)計分析等領(lǐng)域中，都需要使用隨機數(shù)。而隨機數(shù)發(fā)生器作為一種能夠生成隨機數(shù)的設(shè)備，廣泛應(yīng)用于密碼學(xué)、計算機模擬、統(tǒng)計分析等領(lǐng)域。

2、對于基于磁性隧道結(jié)器件的真隨機數(shù)發(fā)生器，磁性隧道結(jié)器件的翻轉(zhuǎn)概率越接近50%，其生成的隨機數(shù)越具有高隨機性且均勻分布。傳統(tǒng)的真隨機數(shù)發(fā)生器為了保證翻轉(zhuǎn)概率接近50%，在器件達(dá)到亞穩(wěn)定狀態(tài)，震蕩降到很低時生成隨機數(shù)。但是，在環(huán)境中存在磁場或器件內(nèi)有偏移磁場時，器件達(dá)到亞穩(wěn)定狀態(tài)時，其對應(yīng)的翻轉(zhuǎn)概率會偏移50%，會破壞隨機數(shù)的隨機性和均勻性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本申請?zhí)峁┮环N基于磁性隧道結(jié)器件的真隨機數(shù)發(fā)生器和隨機數(shù)生成方法，用以產(chǎn)生具有高隨機性且均勻分布的隨機數(shù)。

2、具體地，本申請是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

3、本申請第一方面提供一種基于磁性隧道結(jié)器件的真隨機數(shù)發(fā)生器，所述真隨機數(shù)發(fā)生器包括控制電路、磁性隧道結(jié)器件和隨機數(shù)產(chǎn)生器；其中，

4、所述控制電路，用于向所述磁性隧道結(jié)器件提供并施加多個連續(xù)電壓脈沖信號，以使得所述磁性隧道結(jié)器件的電阻震蕩；其中，所述多個連續(xù)電壓脈沖信號的電壓幅值和脈沖寬度處于預(yù)設(shè)范圍；所述多個連續(xù)電壓脈沖信號對應(yīng)所述磁性隧道結(jié)器件的不同翻轉(zhuǎn)概率，所述多個連續(xù)電壓脈沖信號協(xié)同作用于所述磁性隧道結(jié)器件后，所述磁性隧道結(jié)器件基于存內(nèi)計算進行翻轉(zhuǎn)概率的累加，以使累加后的最終翻轉(zhuǎn)概率趨于對半概率；

5、所述隨機數(shù)產(chǎn)生器，用于根據(jù)所述磁性隧道結(jié)器件在所述多個連續(xù)電壓脈沖信號施加結(jié)束后的電阻狀態(tài)生成隨機數(shù)。

6、本申請第二方面提供一種隨機數(shù)生成方法，所述隨機數(shù)生成方法基于本申請第一方面提供的所述基于磁性隧道結(jié)器件的真隨機數(shù)發(fā)生器實現(xiàn)，所述隨機數(shù)生成方法包括：

7、向磁性隧道結(jié)器件提供并施加多個連續(xù)電壓脈沖信號，以使得所述磁性隧道結(jié)器件的電阻震蕩；其中，所述多個連續(xù)電壓脈沖信號的電壓幅值和脈沖寬度處于預(yù)設(shè)范圍；所述多個連續(xù)電壓脈沖信號對應(yīng)所述電壓控制磁性隧道結(jié)器件的不同翻轉(zhuǎn)概率，所述多個連續(xù)電壓脈沖信號協(xié)同作用于所述磁性隧道結(jié)器件后，所述磁性隧道結(jié)器件基于存內(nèi)計算進行翻轉(zhuǎn)概率的累加，以使累加后的最終翻轉(zhuǎn)概率趨于對半概率；

8、根據(jù)所述磁性隧道結(jié)器件在所述多個連續(xù)電壓脈沖信號施加結(jié)束后的電阻狀態(tài)生成隨機數(shù)。

9、本申請?zhí)峁┑幕诖判运淼澜Y(jié)器件的真隨機數(shù)發(fā)生器和隨機數(shù)生成方法，通過設(shè)置控制器、磁性隧道結(jié)器件和隨機數(shù)產(chǎn)生器，并令控制電路向磁性隧道結(jié)器件提供并施加多個連續(xù)電壓脈沖信號，進而令隨機數(shù)產(chǎn)生器根據(jù)磁性隧道結(jié)器件在多個連續(xù)電壓脈沖信號施加結(jié)束后的電阻狀態(tài)生成隨機數(shù)，由于所述多個電壓脈沖信號的電壓幅值和脈沖寬度處于預(yù)設(shè)范圍，且所述多個電壓脈沖信號對應(yīng)所述磁性隧道結(jié)器件的不同翻轉(zhuǎn)概率，這樣，基于磁性隧道結(jié)器件的特性，多個連續(xù)電壓脈沖信號協(xié)同作用于磁性隧道結(jié)器件后，每個電壓脈沖信號對應(yīng)的翻轉(zhuǎn)概率將通過存內(nèi)計算以異或形式進行累加，由于多個電壓脈沖信號對應(yīng)不同的翻轉(zhuǎn)概率，多個連續(xù)電壓脈沖信號協(xié)同作用，可以對抗翻轉(zhuǎn)概率漂移的問題，使得磁性隧道結(jié)器件累加后的最終翻轉(zhuǎn)概率趨于對半概率，以提高真隨機數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的隨機數(shù)的隨機性和均勻性。

技術(shù)特征：

1.一種基于磁性隧道結(jié)器件的真隨機數(shù)發(fā)生器，其特征在于，所述真隨機數(shù)發(fā)生器包括控制電路、磁性隧道結(jié)器件和隨機數(shù)產(chǎn)生器；其中，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真隨機數(shù)發(fā)生器，其特征在于，所述多個連續(xù)電壓脈沖信號的脈沖寬度處于預(yù)設(shè)的第一范圍內(nèi)；其中，所述第一范圍的上限值小于或者等于穩(wěn)定脈沖寬度；所述穩(wěn)定脈沖寬度為使所述磁性隧道結(jié)器件的翻轉(zhuǎn)概率達(dá)到預(yù)期的穩(wěn)定狀態(tài)時的脈沖寬度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真隨機數(shù)發(fā)生器，其特征在于，所述多個連續(xù)電壓脈沖信號中的至少一個電壓脈沖信號具有與目標(biāo)翻轉(zhuǎn)概率對應(yīng)的電壓幅值和/或脈沖寬度；其中，所述目標(biāo)翻轉(zhuǎn)概率趨于所述對半概率。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真隨機數(shù)發(fā)生器，其特征在于，所述多個連續(xù)電壓脈沖信號中的指定數(shù)量個電壓脈沖信號具有與所述磁性隧道結(jié)器件的指定翻轉(zhuǎn)概率區(qū)間對應(yīng)的電壓幅值和/或脈沖寬度；其中，所述指定翻轉(zhuǎn)概率區(qū)間為10%到90%。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真隨機數(shù)發(fā)生器，其特征在于，所述多個連續(xù)電壓脈沖信號中的至少兩個電壓脈沖信號具有對應(yīng)所述磁性隧道結(jié)器件的不同翻轉(zhuǎn)概率的電壓幅值。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真隨機數(shù)發(fā)生器，其特征在于，所述多個連續(xù)電壓脈沖信號中的至少兩個電壓脈沖信號具有對應(yīng)所述磁性隧道結(jié)器件的不同翻轉(zhuǎn)概率的脈沖寬度。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真隨機數(shù)發(fā)生器，其特征在于，所述多個連續(xù)電壓脈沖信號中的至少兩個電壓脈沖信號具有對應(yīng)所述磁性隧道結(jié)器件的不同翻轉(zhuǎn)概率的脈沖寬度和電壓幅值。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真隨機數(shù)發(fā)生器，其特征在于，所述多個連續(xù)電壓脈沖信號的電壓幅值相同，所述多個連續(xù)電壓脈沖信號的脈沖寬度不同，且所述多個連續(xù)電壓脈沖信號的脈沖寬度逐漸增加，以使所述多個連續(xù)電壓脈沖信號對應(yīng)所述磁性隧道結(jié)器件的不同翻轉(zhuǎn)概率。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真隨機數(shù)發(fā)生器，其特征在于，所述多個連續(xù)電壓脈沖信號的脈沖寬度相同，所述多個連續(xù)電壓脈沖信號的電壓幅值不同，且所述多個連續(xù)電壓脈沖信號的電壓幅值逐漸增加，以使所述多個連續(xù)電壓脈沖信號對應(yīng)所述磁性隧道結(jié)器件的不同翻轉(zhuǎn)概率。

10.一種隨機數(shù)生成方法，其特征在于，所述隨機數(shù)生成方法基于權(quán)利要求1-9任一項所述的基于磁性隧道結(jié)器件的真隨機數(shù)發(fā)生器實現(xiàn)，所述隨機數(shù)生成方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┮环N基于磁性隧道結(jié)器件的真隨機數(shù)發(fā)生器和隨機數(shù)生成方法。本申請?zhí)峁┑恼骐S機數(shù)發(fā)生器包括控制電路、磁性隧道結(jié)器件和隨機數(shù)產(chǎn)生器；控制電路，用于向磁性隧道結(jié)器件提供多個連續(xù)電壓脈沖信號，使得磁性隧道結(jié)器件的電阻震蕩；多個電壓脈沖信號對應(yīng)磁性隧道結(jié)器件的不同翻轉(zhuǎn)概率，多個連續(xù)電壓脈沖信號協(xié)同作用于磁性隧道結(jié)器件后，磁性隧道結(jié)器件基于存內(nèi)計算進行翻轉(zhuǎn)概率的累加，以使累加后的最終翻轉(zhuǎn)概率趨于對半概率；隨機數(shù)產(chǎn)生器，用于根據(jù)磁性隧道結(jié)器件在多個連續(xù)電壓脈沖信號施加結(jié)束后的電阻狀態(tài)生成隨機數(shù)。本申請?zhí)峁┑幕诖判运淼澜Y(jié)器件的真隨機數(shù)發(fā)生器和隨機數(shù)生成方法，可以產(chǎn)生具有高隨機性且均勻分布的隨機數(shù)。

技術(shù)研發(fā)人員：李岳升
受保護的技術(shù)使用者：蘇州凌存科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2