HighTech 
Генераторы случайных чисел имеют чрезвычайно важное значение для шифрования, которое защищает частную жизнь людей и обеспечивает безопасность при проведении цифровых операций, таких как покупка товаров через интернет или снятие наличных из банкомата. Впервые инженеры-исследователи разработали быстродействующий генератор случайных чисел, в основе которого заложен квантово-механический процесс. С его помощью могут быть сгенерированы самые безопасные на сегодняшний день ключи шифрования. А сам чип настолько мал, что его с легкостью можно разместить в любом мобильном устройстве.
Статья-отчет о создании полностью интегрированного устройства для генерации случайных чисел была недавно опубликована в журнале "Optica", принадлежащем Оптическому обществу. Новая работа ученых представляет собой ключевое событие на пути перехода к использованию квантовых генераторов случайных чисел, которые гарантируют результаты высочайшего качества, а, следовательно, и высочайший уровень безопасности для всех, кто пользуется компьютерами, планшетами и мобильные телефонами.
"Нам удалось "упаковать" технологию на квантовой основе, которая служила нам верой и правдой в самых сложных научных экспериментах, в пакет, который теперь можно использовать и в коммерческих целях", - говорит ведущий руководитель исследования Карлос Абеллан (Carlos Abellan), докторант ICFO - Института фотонных наук, член Барселонского института науки и техники. - "Вероятно, это всего лишь один из примеров применения квантовых технологий, которые вскоре будут доступны для использования в реальных коммерческих продуктах. Нам удалось добиться возможности интеграции данных технологий. И это огромный шаг вперед".
Новое устройство работает на скоростях в диапазоне, предусматривающем гигабиты в секунду. Благодаря этому факту процесс шифрования передаваемых в режиме реального времени данных, таких как телефонные звонки и видеосвязь, происходит достаточно быстро. Также можно будет буквально на лету зашифровывать большие объемы данных, которые передаются через серверы, задействованные для социальной медиа-платформы. Кроме телефонной связи и социальных сетей, квантовая технология шифрования может найти применение в прогнозировании поведения фондовых рынков и комплексного научного моделирования случайных процессов, например, биологического взаимодействия или ядерных реакций.
Уменьшение размера истинных случайностей
Сегодня генераторы случайных чисел основываются на компьютерных алгоритмах или хаотичности физических процессов. По существу они представляют собой усложненные версии игры в кости, когда делается несколько бросков для того, чтобы получить набор случайных чисел. Хотя на первый взгляд кажется, что числа генерируются случайным образом, некоторая информация, например, какое количество "костей" используется, может иногда позволить хакерам выяснить получающийся в итоге набор чисел. Якобы защищенные данные становятся уязвимы для взлома.
Новое устройство генерирует случайные числа на основе квантовых свойств света. Этот процесс является непредсказуемым по своей природе. Смоделировать его невозможно, даже если у хакеров имеется какая-то дополнительная полезная информация. Квантовые генераторы случайных чисел разрабатывались другими исследователями и раньше, но все они были больше размером или медленнее, чем то устройство, о котором сообщается в журнале "Optica".
"Мы уже показали ранее, что происходящие квантовые процессы демонстрируют истинную случайность", - говорит Валерио Прунери (Valerio Pruneri), один из руководителей совместной исследовательской деятельности. - "Результатом нашей новой научной работы стал огромный технологический прорыв. Добиться его нам помогла реализация новой конструкции, которая включает в себя два лазера. Они интерферируют друг с другом в замкнутом пространстве. Данная концепция делает устройство меньше. При этом сохраняются все те же самые свойства, которые были задействованы в прошлых экспериментах".
Создание практичного устройства для квантового шифрования
Исследователи использовали фотонную интегральную схему (PIC), чтобы создать два квантовых генератора чисел, совокупный размер которых составляет 6 мм на 2 мм. PIC-технология делает возможным размещение фотонных компонентов (лазеров и детекторов, которые используются в новом квантовом генераторе случайных чисел) на чипе с малой площадью и низким энергопотреблением. Самое главное, что устройства, созданные на основе PIC-технологии, могут интегрироваться с традиционной электроникой, в которой требуется размещение генератора случайных чисел. Что это за электроника? Например, это устройства, которые будут использоваться при вождении транспортных средств. Они смогут считывать и обрабатывать электронные сигналы, поступающие с датчиков, надежно защищая важные данные, передаваемые на различные серверы с целью дальнейшей обработки или коммуникации.
"Мы доказали, что квантовые технологии за счет использования PIC станут доступны для практического использования", - подводит итог Прунери. - "Квантовое генерирование случайных чисел, а также квантовая криптография и другие похожие технологии только выиграют от применения PIC, поскольку она позволяет создавать коммерческие и инновационные продукты. Наше достижение является первой демонстрацией появившихся возможностей".
Открыть счет для торговли акциями высокотехнологичных компаний