Квантовое поле - источник непредсказуемости для современной криптографии

Квантовое поле - источник непредсказуемости для современной криптографии

Ученые создали устройство для надежной генерации случайных чисел.

image

События, которые нам кажутся случайными, на самом деле ими не являются. Невозможно на них влиять, но можно исследовать и определить первичную причину тех или иных происшествий. В повседневной жизни это несущественно, но для некоторых приложений, таких как криптография, случайность играет ключевую роль. Если случайности поддаются анализу и предсказанию, метод шифрования можно считать бесполезным. Но где найти истинный и непредсказуемый случай?

Истинная случайность всегда рядом и является основой нашей Вселенной. В соответствии с квантовой теорией поля, вакуум непрерывно порождает случайные пары частиц и античастиц. Эти события действительно случайны и подчиняются принципу неопределенности Гейзенберга. Они являются изначально вероятностными объектами, все характеристики которых невозможно одновременно измерить и предсказать. Это та монета, которую, независимо от подбрасывания, статистически значимую вероятность выпадения никогда не получим.

Исследователи из институтов Бельгии, Дании и Италии сумели использовать рождение виртуальных частиц в «квантовой пене». Они разработали относительно компактное устройство, генерирующее 100 Гбит случайных данных каждую секунду. Каждый бит в этом потоке представляет собой случайную виртуальную частицу квантового поля.

Виртуальные частицы давно регистрируются различными методами. Они проявляются в тонкостях работы лазеров и в рассеянии их света на различных химических соединениях. Ученые давно ищут надежный метод регистрации виртуальных частиц без сложного и громоздкого оборудования, которое в повседневной жизни использовать невозможно.

В журнале PRX Quantum международная группа ученых предложила устройство на основе интегрированного гомодинного детектора. Оно обеспечивало обнаружение виртуальных частиц в не сколько раз быстрее аналогов и делало это без значительного количества дополнительного оборудования. Особенностью разработки стало решение по снижению помех. Оно определяло источник потенциальных помех и учитывало его воздействие на датчик виртуальных частиц, что существенно повысило чувствительность при обнаружении квантовых явлений.

В результате была создана платформа на чипе, которая надежно выдавала случайные числа для любых задач шифрования. Ученые не могут с уверенностью предсказать, будет ли этому применение найдено в ближайшее время, но с учетом растущих опасений о взломе шифров квантовыми платформами, потребность в истинной случайности давно остро стоит.

Большой брат следит за вами, но мы знаем, как остановить его

Подпишитесь на наш канал!