과학자들은 양자 난수 생성을위한 가장 빠른 방법을 제시했습니다

국제 연구 그룹의 일원으로 러시아 양자 센터 인 NUST MISIS의 과학자들은 가장 빠르고 저렴한 양자 난수 생성기를 개발했습니다. 생성 된 장치는 초당 8.05GB의 속도로 난수를 생성하고 실시간으로 임의의 특성을 확인합니다. 이 기술은 암호화 및 복잡한 시스템 모델링에 사용되는 상용 난수 생성기 생산의 기반을 형성 할 수 있습니다. 연구 결과는 Physics Review X 저널에 게재됩니다.

난수 생성기는 암호화 및 수치 시뮬레이션 알고리즘을 포함한 많은 알고리즘에서 중요한 부분입니다. 그들은 또한 컴퓨터 게임 및 슬롯 머신 개발에도 사용됩니다. 난수 생성을 사용하면 전송중인 정보를 보호하기 위해 암호화 "키"를 만들 수 있습니다. 또한 난수 생성기는 인공 지능의 기능을 크게 향상시킬 수 있습니다.

동시에 컴퓨터에 의해 생성 된 숫자가 언뜻보기에 무작위로 보일 수 있다는 사실에도 불구하고 진정한 무작위라고 할 수는 없습니다. 이것은 많은 경우 컴퓨터가 줄 수를 예측하는 것이 여전히 가능하다는 것을 의미합니다. 따라서 정보를 보호하기 위해 암호화 프로토콜을 만들 때 난수의 비 랜덤 특성이 위험 요소입니다.

이 문제에 대한 해결책을 찾기 위해 과학자들은 양자 측정의 결과를 확실하게 예측할 수 없기 때문에 양자 역학의 방법으로 점점 더 눈을 돌리고 있습니다.

NUST MISIS, RCC, Oxford University, Goldsmiths College 및 Free University of Berlin의 과학자들이 제안한 진정한 난수 생성을위한 새로운 방법은 광자의 양자 특성 사용을 기반으로합니다. 그들이 개발 한 광 발생기에서 생성 된 숫자는 해당 세대의 양자 특성을 확인하기 위해 실시간으로 인증됩니다.

양자 프로세스를 사용하면 물리 법칙에 의해 임의성이 보장되는 숫자를 생성 할 수 있습니다. 양자 원리로 개발 된 난수를 생성하기위한 장치는 여러 가지 중요한 실제 응용 분야를 가지고 있습니다. NUST MISIS의 NTI Quantum Communications Center 연구소 장인 RCC 과학 그룹의 책임자 인 Alexey Fedorov는 연구 저자 중 한 명을 강조합니다.

실험 중에 과학자들은 신뢰할 수없는 것으로 간주되는 소스의 방사선을 빔 스플리터의 두 입력 포트 중 하나로 향하고 두 번째 포트는 비어있는 상태로 유지하여 진공을 입력으로 "받습니다". 감지기는 빔 스플리터의 출력에 설치되어 입력되는 광자의 수를 기록했습니다. 대칭 빔 스플리터에 도달하는 모든 광자는 빔 스플리터의 두 출력 중 하나에서 동일한 확률로 검출 될 수 있으므로 검출기에 도달하는 광자 수의 차이를 예측할 수 없습니다. 이는 임의의 값입니다.

이 난수 생성 방법의 신뢰성을 보장하기 위해 연구원들은 들어오는 광원의 광자 수도 측정했습니다. 너무 적어서는 안됩니다.이 경우 예측할 수없는 가능한 이벤트의 수는 무작위성의 실제 특성을 확인하기에 충분하지 않습니다. 또한 너무 많으면 안됩니다. 그렇지 않으면 검출기가 포화되어 측정 결과를 예측할 수있게됩니다.

실험 중에 과학자들은 초당 8.05GB의 속도로 난수를 생성 할뿐만 아니라 이러한 장치 중 가장 빠른 속도로 난수를 생성 할뿐만 아니라 이러한 숫자의 임의 특성을 실시간으로 보장하는 장치를 만들었습니다. 이전에 만들어진 이러한 장치의 프로토 타입은 속도가 몇 배 더 낮았습니다. 실험을 위해 측정 결과의 빠른 후 처리를 위해 특수 시스템이 만들어졌습니다.

이 연구의 저자에 따르면이 인증 프로세스와 사용 가능한 구성 요소의 사용이 결합되어 그들이 개발 한 기술은 광범위한 응용 프로그램을 가진 상업용 난수 생성기 생산의 기반을 형성 할 수 있습니다. 높은 작동 속도, 실용성 및 신뢰성은 장치에 암호화, 컴퓨터 과학, 통계, 과학 연구 및 기타 분야에서 광범위한 응용 프로그램을 제공 할 수 있습니다.

예를 들어, 삼성은 최근에 양자 난수 생성기가 장착 된 휴대폰을 출시했는데, 이는 대중 시장에서이 기술에 대한 수요를 나타냅니다.