ПОСЛЕЗАВТРА

Toshiba представила новый квантовый генератор случайных чисел

Разработчики европейского подразделения Toshiba создали квантовый генератор случайных чисел (QRNG) на основе фотонной интегральной схемы (ИС), которую можно напрямую встраивать в обычные электронные устройства. Таким образом новая технология позволит в скором времени значительно повысить безопасность существующих протоколов связи за счет использования надежных и быстрых устройств для генерации по-настоящему случайных чисел.

 «Сегодня случайность является ценным товаром, поскольку она управляет всеми цифровыми протоколами, применяемых в частных каналах связи. Широкое распространение генераторов псевдослучайных чисел (PRNGS) представляет собой потенциальную угрозу, поскольку PRNGS являются всего лишь детерминированными алгоритмами и не обеспечивают настоящую случайность. Это особенно критично для систем защищенной связи», — объясняет соавтор работы Рэймонд Смит.

 Новое устройство представляет собой чип размерами всего 6х6 мм со встроенной фотонной интегральной схемой, получившей название «ядро оптической энтропии» (optical entropy core, OEC). Последнее оборудовано двумя лазерами, испускающими оптические импульсы со случайной фазой, зависящей от квантового шума. Эти импульсы интерферируют друг с другом, генерируя импульс случайной оптической интенсивности, который затем конвертируется быстрым детектором в случайный электрический сигнал. Последний, в свою очередь, обрабатывается чипом, который на выходе выдает набор случайных битов на скорости в 2Гбит/сек. Во время работы QRNG постоянно следит за состоянием OEC, а также вычисляет скорость генерации оптических импульсов. Если эта скорость падает, QRNG может автоматически скорректировать пост-обработку для обеспечения непредсказуемости конечного вывода.

 Для проверки работы нового генератора чисел его интегрировали в систему квантового распределения ключей, которая проработала в течение 38 дней, стабильно выдавая случайный сигнал несмотря на значительные температурные флуктуации. Исследователи также успешно проверили вариативность работы на различных электронных устройствах, изготовив для этого восемь плат с QRNG. На основе столь обнадеживающих результатов создатели пришли к выводу, что новая технология может быть легко развернута в массовом масштабе на современной электронике. По словам разработчиков, надежные и доступные квантовые генераторы чисел могут найти применение в целом ряде областей, включая моделирование и высокопроизводительные вычисления.