Universidad Carlos III de Madrid. Madrid (Spain)
December 17th, 2019
Original summary:
Esta tesis doctoral está centrada en el estudio de superredes semiconductoras débilmente acopladas. Una de las bondades de esta clase de dispositivos es la posibilidad de ser una fuente de números aleatorios puros con una tasa muy alta de generación. Al ser dispositivos cuyo funcionamiento es totalmente electrónico y que pueden ser fácilmente integrados en un circuito, ésto las convierte en contendientes muy interesantes para usos donde haga falta tales generadores, como lo son el almacenamiento y transmisión segura de información, juegos de azar electrónicos, y simulaciones estocásticas. Una cuestión pertinente es si se puede garantizar la presencia de caos a la hora de ser fabricadas, pues es el mecanismo por el cual son buenas generadoras de números aleatorios. Abordaremos, de manera teórica, el problema de diseñar una superred que presente comportamiento caótico demanera natural y admita cierto margen de error a la hora de ser fabricada. En el camino recogeremos ciertos criterios a seguir en caso de querer reproducir los pasos teóricos, sin necesidad de disponer de toda la información que nos brinda el modelo y, simplemente, bastándose de observaciones macroscópicas. Otra aplicación de las superredes es que, por su comportamiento no lineal, pueden interactuar con fuentes de ruido y sincronizarse con señales ocultas en éste, como incluso amplificarlas. Es decir, pueden ser utilizadas para la detección de señales suficientemente débiles como para no distinguirse del ruido de fondo, sin necesidad de disponer de conocimiento previo de la frecuencia de esas señales. Este tema también será abordado en este trabajo y, además, será contrastado experimentalmente.
English summary:
This thesis focuses in the study of weakly coupled semiconductor superlattices. One of the strengths of this kind of device is that they can be used as a source of true random numbers, and with a high generation rate. Since these devices are fully electronic in nature, they are robust and can be easily integrated on a circuit board, making them strong contenders for uses where a random number generator is needed: storing information, secure communications, electronical probabilistic games, and stochastic simulations. One important matter is to make sure these devices behave chaotically even in the presence of small imperfections, as this is the key mechanism that makes them such a good generators of random numbers. The problem of how to design a superlattices that naturally behaves in a chaotic way, yet leave some room for impertections not changing that fact, is dealt with from a theorical point of view. This also puts forward some empirical criteria to follow that does not need the information that comes from the mathematical model (which is not available in an experimental context). Another use for superlattices comes from their non-linear behavior, which is their ability to interact with noise sources and synchronize their oscillatory behavior to that of a weak signal, hidden by the noise –undetectable by classical means–, and even amplify it. That is, semiconductor superlattices can be used in weak signal detection in circumstances in which traditional tools are worthless, even when lacking a priori information on the signal frequency. This last problem is also worked on in this thesis, as well as backed by experiments.
Keywords: Superredes semiconductoras , Oscilaciones caóticas , Dinámica no lineal; Semiconductor superlattices, Chaotic oscillations, Non-linear dynamics.
Citation:
E. Mompó (2019), Modelos de oscilaciones caóticas en superredes semiconductoras a temperatura ambiente. Universidad Carlos III de Madrid. Madrid (Spain).
