TF-2 – нова ідея компанії Terrafugia, яка дозволить транспортувати людей по землі і по повітрю
23 Квітня , 2018
Вченим вперше вдалося створити молекулу шляхом прямих маніпуляцій з двома атомами
23 Квітня , 2018

Створений квантовий генератор випадкових чисел, здатний стати основою незламуваних комунікаційних систем і систем безпеки

Проблема з існуючими технологіями генерації послідовностей випадкових чисел полягає не в тому, щоб створити ці послідовності, набагато важче довести, що ці послідовності мають абсолютно випадкову природу. Проте, учені-фізики з американського Інституту стандартів і метрології (National Institute of Standards and Technology, NIST) розробили новий принцип, що ліг в основу нового генератора випадкових чисел. І квантова природа цього принципу є гарантом того, що на виході пристрою з’являється лише абсолютно випадкова послідовність одиниць і нулів.
Деякі з сучасних генераторів випадкових чисел використовують в якості джерела даних явища, послідовність яких все ж може бути передбачена. Незважаючи на потенційні недоліки таких способів, вони використовуються досить широко в шифруванні даних, якими ми користуємося щодня,  наприклад, заходячи на сайти по захищеному протоколу https. Розроблений в інституті NIST метод покладається на деякі непередбачувані явища квантової механіки, зокрема на явище квантової заплутаності, яке Альберт Ейнштейн охарактеризував, як “примарна дія на відстані”.
“Підкинута монета, як здається з першого погляду, падає абсолютно випадковим чином. Але результат цього можна передбачити досить легко, треба лише знати основні закони фізики, силу й напрямок підкидання монетки” – пишуть дослідники, – “Квантова хаотичність, з іншого боку, є абсолютною хаотичністю, адже лише спеціалізована квантова система може визначити статистичні кореляції між моментом проведення вимірювання і результатом цього виміру”.
В якості джерела хаотичності (ентропії) нової системи виступає явище квантової суперпозиції, явище, коли частинка не може перебувати в двох квантових станах одночасно. Це невизначене становище перетворюється в певне положення лише в момент проведення вимірювань. У новій системі ентропія джерела посилена тим, що вимірюється стан не якоїсь окремої частинки, а рівень кореляції станів суперпозиції двох заплутаних на квантовому рівні фотонів світла.
Для подальшого збільшення якості випадкових даних, вчені провели аналіз послідовностей і виявили, що у випадку відносно коротких послідовностей, співвідношення одиниць і нулів дорівнює приблизно 1 до 1. Після цього дослідники написали комп’ютерну програму, яка використовує випадкові дані, згенеровані звичайними генераторами і яка викидає з послідовності квантового генератора ланцюжки, що не відповідають заданим критеріям.

В результаті цього з вихідної послідовності в 100 мільйонів бітів вибираються 1024 біта, показник випадковості яких близький до показника ідеально випадкового ряду і складає кілька трильйонних долей відсотка.
Перевірка випадковості рядів генерованих чисел була проведена за допомогою двох ідентичних квантових генераторів, розташованих на великій відстані один від одного для того, щоб повністю виключити виникнення будь-яких прихованих фізичних зв’язків між двома пристроями. Більше того, в даному випадку будь-який обмін інформацією між пристроями був просто неможливий  через обмеження, пов’язані зі швидкістю поширення світла. В результаті були отримані два набори випадкових чисел, між якими зовсім не спостерігалося кореляції. Більш того, ці набори знаходяться зараз у відкритому доступі, і їх випадкову природу можуть використовувати в своїх цілях всі бажаючі.

Джерело

Author: LEU

Головний редактор сайту uaengineer.com.ua

LEU
LEU
Головний редактор сайту uaengineer.com.ua

Залишити відповідь

Увійти за допомогою: