Случайные числа лежат в основе цифровой безопасности — от шифрования до транзакций. Однако все прежние генераторы вынуждали пользователя слепо доверять оборудованию: любой скрытый дефект или износ могли сделать систему предсказуемой, а с развитием квантовых вычислений риски возрастают.
Прорыв совершила команда ученых из Национального университета Сингапура. В журнале PRX Quantum представлена разработка — чип для квантового генератора случайных чисел (QRNG), который в реальном времени проверяет целостность собственного оборудования и гарантирует безопасность даже при квантовой атаке. В создании протокола и сертификации участвовала компания Squareroot8 Technologies — дочернее предприятие университета.
В отличие от традиционных генераторов, работающих по модели «доверенного устройства», новый чип использует протокол, не зависящий от измерительного устройства (Measurement Device Independent, MDI). Система сама тестирует детектор: при каждом запуске подготавливает известные квантовые световые состояния, измеряет их и сопоставляет результаты с предсказаниями теории. При несовпадении генерация останавливается.
Единицу измерения в квантовых генераторах случайных чисел традиционно было очень сложно охарактеризовать, что затрудняло обеспечение ее надежности в реальных условиях. Наше решение избавляет от необходимости полагаться на то, что эта единица измерения работает в соответствии с заданными параметрами во время использования
Чип изготовлен на кремниевой платформе по восьмидюймовому техпроцессу и работает при комнатной температуре. Инженерам удалось нивелировать проблему кремниевых модуляторов, где изменение фазы света обычно влияет на его яркость: разработанная схема управления сохраняет яркость постоянной. Эффективность детектора составила 69,1% (выше порога в 67%). Сейчас скорость — 64 бит/с, но моделирование с фотодиодами на 92,4% обещает рост до 68 Мбит/с.
Разработка способна усилить защиту сфер, где важна доказуемая случайность, — от финансов и здравоохранения до ИИ и интернета вещей.
Ранее Наука Mail рассказывала, что разработан чип для «электроники на звуке».
