Случайные числа имеют решающее значение для алгоритмов шифрования, но компьютеры практически не могут их сгенерировать. Теперь шведские исследователи заявляют, что они создали новый, супербезопасный квантовый генератор случайных чисел, используя дешевые перовскитовые светодиоды.
Криптографические алгоритмы, шифрующие цифровые сообщения, являются основой кибербезопасности и единственным способом безопасного ведения бизнеса в Интернете. Чтобы гарантировать, что никто не сможет их взломать, каждое сообщение закодировано ключом. Чем больше случайности или энтропии содержится в этом ключе, тем безопаснее будет система шифрования.
Проблема в том, что компьютеры настолько строго процедурны, что для них невозможно генерировать по-настоящему случайные числа без некоторых внешний источник случайности. Этот источник случайности должен быть одновременно чрезвычайно случайным и чрезвычайно быстрым; ты не можешь стоять там и подбрасывать монеты весь день.
Поэтому для высоконадежного шифрования используются специальные внешние аппаратные системы — аппаратные генераторы случайных чисел, которые используют физические явления, которые невозможно предсказать даже в теории: квантовую механику на атомном или субатомном уровне. Эти квантовые генераторы случайных чисел (QRNG) являются сегодня золотым стандартом криптографии.
Исследователи из Университета Линчёпинга в Швеции говорят, что нашли способ использовать перовскит – дешевый, экологически чистый чудо-материал, который в последнее время способствовал столь значительному прогрессу в эффективности солнечных батарей – как часть дешевого, широкополосного следующего проекта. gen QRNG.
Из перовскита, по словам команды, теперь можно изготавливать эффективные светодиоды для комнатной температуры (PeLED) с легко настраиваемыми оптическими свойствами и дешевыми, простыми и гибкими процессами изготовления, поэтому материал рассматривается как потенциальный переломный момент в дисплеях следующего поколения, освещении и оптических коммуникациях.
Аспиранты Линнчёпинга Йоаким Аргиландер и Альваро Аларкон в лаборатории с революционной системой PeLED QRNGМагнус Йохансон
В новом исследовании команда показала, что ее также можно использовать в качестве высококачественного источника квантовой случайности, проводя «проективные измерения создаваемых состояний слабой когерентной поляризации». от PeLED.»
Примечательно, что эта перовскитная система QRNG может даже подтвердить некоторую степень частной случайности даже в том случае, когда кто-то подслушивает генератор, берет под свой контроль детекторы и использует квантовую запутанность, чтобы угадать результаты.
«В криптографии важно не только то, чтобы числа были случайными, но и то, что вы единственный, кто о них знает», — сказал Гильерме Б. Ксавьер, исследователь кафедры электротехники Университета Линчёпинга. «С помощью QRNG мы можем подтвердить, что большое количество сгенерированных битов является конфиденциальным и, следовательно, полностью безопасным. И если законы квантовой физики верны, их невозможно подслушать, чтобы получатель об этом не узнал».
Команда получила случайность чрезвычайно высокого качества, измеренную по множеству различных показателей, со скоростью более 10 Мбит в секунду – и в экспериментальных условиях смогла гарантировать, что около 71% сгенерированных битов также были сертифицированы. конфиденциальность даже в случае атаки на детекторы по побочным каналам.
В настоящее время срок службы перовскитного материала невелик; около 22 дней. Но команда движется к дальнейшей разработке материала в надежде удалить из рецептуры свинец и значительно продлить срок его службы.
Команда надеется превратить эту технологию в продукт настолько маленький, дешевый и надежный, что в конечном итоге его можно будет использовать в бытовой электронике. Компания полагает, что первые ее версии будут коммерциализированы и готовы к использованию приложений кибербезопасности в течение пяти лет.
Исследование находится в открытом доступе в журнале Nature Communications Physics.
