Квантовая безопасность с защитой от несанкционированного доступа теперь помещается внутри чипа

Вычисления

Редакция сайта «Технологические инновации» — 9 октября 2025 г.

Квантовый генератор случайных чисел на базе чипа сочетает в себе миниатюрность с высокой скоростью и качеством работы. [Изображение: Рэймонд Смит/Toshiba]

Генератор случайных чисел

Квантовый генератор случайных чисел наконец-то поддался попыткам миниатюризации , что открыло путь для его использования в повседневных устройствах, включая носимые устройства.

Случайные числа имеют решающее значение для криптографии и всех механизмов безопасности, от паролей до банковских транзакций, поскольку, если исходное число, используемое для расчета, не является по-настоящему случайным, можно осуществить обратную разработку процесса и узнать пароль и криптографический ключ.

«Квантовые свойства света позволяют нам генерировать действительно случайные числа, в отличие от чисел, генерируемых компьютерными алгоритмами, которые лишь имитируют случайность», — пояснил Рэймонд Смит из исследовательской лаборатории Toshiba в Кембридже, Великобритания. «Однако для практического применения этой технологии необходимо, чтобы оптические компоненты, создающие эти квантовые эффекты, были как можно меньше, чтобы их можно было встроить в другие системы».

Команда достигла этой цели, создав квантовый генератор случайных чисел на базе чипа, который, будучи крошечным по сравнению с современными технологиями, продемонстрировал высокую скорость и высокое качество работы.

Это достижение обещает помочь приблизить квантовые генераторы случайных чисел к обычным устройствам, таким как мобильные телефоны и ноутбуки, где они смогут повысить безопасность без ущерба для скорости.

Схема миниатюрного квантового генератора. [Изображение: Питер Смит и др. - 10.1364/opticaq.570625]

Скорость и надежность

Новый генератор — некоторые ученые любят называть его квантовыми данными — генерирует непредсказуемые случайные числа со скоростью 3 гигабита в секунду, что достаточно быстро для удовлетворения потребностей безопасности крупных центров обработки данных.

«Одно из основных применений генераторов случайных чисел — защита конфиденциальных данных и сообщений с помощью ключей шифрования», — сказал Смит. «Наша технология позволяет генерировать эти ключи с высокой скоростью и с надёжными гарантиями безопасности. Высокоскоростные генераторы случайных чисел также необходимы для научного моделирования и искусственного интеллекта , а также для обеспечения честности в таких приложениях, как онлайн-игры или цифровые лотереи».

Еще одним преимуществом является то, что система продемонстрировала способность восстанавливать квантовый сигнал даже в условиях сильного шума, что было проблемой для устройств на кристалле. До сих пор для этого требовались сложные процедуры фильтрации для очистки чисел, но эти дополнительные шаги увеличивают размер системы и по-прежнему существенно снижают скорость генерации случайных чисел.

«Благодаря встроенным функциям шумоподавления фотонная интегральная схема изначально генерирует гораздо более чистый сигнал, а значит, ей требуется гораздо меньше трудоёмкой постобработки», — сказал Смит. «Это означает, что мы можем сохранить преимущества миниатюрной платформы, продолжая генерировать действительно случайные числа на высокой скорости».

Другие новости о:

Больше тем