Квантовый генератор случайных чисел: новое слово в информационной безопасности

Новости науки: создатели утверждают, что квантовый генератор случайных чисел, способных стать основой невзламываемым систем связи и систем безопасности.

Проблема с существующими технологиями генерации последовательностей случайных чисел не генерировать эти последовательности гораздо труднее доказать, что эти последовательности имеют случайный характер. Однако, ученые из американского Института стандартов и метрологии (Национальный институт стандартов и технологий США nist) разработали новый принцип, который лег в основу нового генератора случайных чисел. И квантовую природу этого принципа сводится к тому, что на выходе устройства появляются совершенно случайные последовательности нулей и единиц.

Некоторые современные генераторы случайных чисел используются как исходные данные явления, последовательность которых может быть предсказано каким-то образом. Несмотря на потенциальные недостатки таких методов, они довольно широко используются в шифровании данных, которые мы используем каждый день, заходя на сайты через протокол https, например. Разработан метод НИСТ опирается на какие-то непредсказуемые явления квантовой механики, в частности на явлении квантовой запутанности, которое Альберт Эйнштейн охарактеризовал как "жуткий действия на расстоянии".

"Брошенная монета, как кажется на первый взгляд, выпадает совершенно случайным образом. Но результат можно предсказать довольно легко, надо только знать основные законы физики, силу и направление броска монеты", - пишут исследователи, "Квантовая случайность, с другой стороны, это абсолютная случайность, потому что только в специализированных квантовая система может определить статистические корреляции между временем измерения и результат измерения".

В качестве источника случайности (энтропии) новой системы лежит явление квантовой суперпозиции, явление, частица может находиться в двух квантовых состояниях одновременно. Такая неопределенная ситуация превращается в определенное положение только на момент измерения. В новой системе, энтропия источника подкрепляется тем, что измеряются не в состоянии какой-либо конкретной частицы, и уровень корреляции состояний суперпозиции двух запутанных на квантовом уровне фотонов света.

Для дальнейшего повышения качества случайных данных, ученые проанализировали последовательности и обнаружили, что в случае относительно короткие последовательности, соотношение единиц и нулей составляет примерно 1 к 1. После этого, ученые написали компьютерную программу, которая использует случайные данные, получаемые с помощью обычных генераторов и который излучает последовательность квантовых генераторов, услуги, не отвечающие указанным критериям.

В результате из исходной последовательности в 100 миллионов бит все 1024 бит установлен, аварийность близко к индикатор случайное число и в течение нескольких триллионную процента.

Проверка случайности ряда генерируемых чисел проводилась с использованием двух идентичных квантовых генераторов, расположенных на большом расстоянии друг дот друга для того, чтобы полностью исключить появление каких-либо скрытых физической связи между двумя устройствами. Кроме того, в данном случае какого-либо обмена информацией между устройствами было просто невозможно из-за ограничений, связанных со скоростью света. В результате было получено два набора случайных чисел, между которыми не наблюдается корреляции. Кроме того, этих наборов сейчас в открытом доступе, и их случайный характер может использовать каждый.

Категория: Новости