Deze Quantum Random Number Generator Kan Nooit Worden Gehackt

{h1}

Een speciale experimentele opstelling produceert certificeerbaar willekeurige getallen om te gebruiken bij het maken van "onhackable" berichten

Loterijen, ongelukken en dobbelstenen - de wereld om ons heen zit vol met onvoorspelbare gebeurtenissen. Maar het genereren van een echt willekeurige reeks getallen voor codering is een verrassend moeilijke taak gebleven.

Nu hebben onderzoekers een hersenkrapend experiment gebruikt, dat vertrouwt op zowel de relativiteitstheorie van Albert Einstein als de kwantummechanica, die de probabilistische aard van subatomaire deeltjes beschrijft, om strings van getallen te produceren die gegarandeerd willekeurig zijn.

"Als je een team van mensen hebt ingezonden om onze experimentele componenten zo goed te onderzoeken als ze wilden en dan te proberen een voorspelling te doen over wat deze willekeurige getallen achteraf zouden zijn, dan is er gewoon geen manier om ze te voorspellen," studie co-auteur en wiskundige Peter Bierhorst van het National Institute of Standards and Technology (NIST) in Boulder, Colorado, vertelde WordsSideKick.com. [De mooiste vergelijkingen ter wereld]

Computers gebruiken overal willekeurige nummers als sleutels om versleutelde informatie te vergrendelen of te ontgrendelen. Veel processen voor het produceren van deze toetsen - zoals de generator voor willekeurige getallen die nu waarschijnlijk op je computer staat - gebruiken een algoritme dat een schijnbaar willekeurige reeks getallen uitspuugt. Andere benaderingen proberen gebruik te maken van real-world willekeur, bijvoorbeeld het meten van de tijdsduur tussen toetsaanslagen of de fluctuerende temperatuur van een computerserver, om willekeurige getallen te produceren.

Maar dergelijke methoden zijn nog steeds vatbaar voor aanvallen. Slimme hackers kunnen met een generator voor willekeurige getallen knoeien of de onderliggende principes leren om erachter te komen hoeveel getallen ze gaan produceren. In 2012 ontdekten beveiligingsonderzoekers dat tienduizenden internetservers kwetsbaar waren voor hacking vanwege hun afhankelijkheid van generieke nummergeneratoren van slechte kwaliteit.

Verstrikkerde fotonen

Kwantummechanica biedt daarentegen echt willekeurige uitkomsten. Een lichtdeeltje of foton kan bijvoorbeeld naar boven of naar beneden wijzen. Voordat het wordt gemeten, bevindt het deeltje zich in een superpositietoestand, waarin het een kans van 50 procent heeft om naar boven te wijzen en een kans van 50 procent om naar beneden te wijzen eenmaal gemeten. De uiteindelijke uitkomst is certificeerbaar willekeurig, maar het gebruik van deze eigenschap voor het genereren van nummers is nog steeds enigszins problematisch geweest, aldus de onderzoekers.

"Stel dat ik je een foton geef," zei Bierhorst. "En ik zeg, 'Oh, het is in een superpositie staat van boven en naar beneden.'" Na de meting, zei hij, het foton blijkt te zijn neergevallen, een resultaat dat niemand had moeten kunnen voorspellen van tevoren.

"Maar nu zul je zeggen:" Hoe kan ik weten dat foton niet altijd naar beneden is gegaan? ", Voegde Bierhorst toe. Met andere woorden, er is geen enkele manier om te bewijzen, voor welk individueel foton dan ook, dat het in een superpositie was voordat het werd gemeten. Om dit raadsel te omzeilen, gaven Bierhorst en zijn collega's elk foton een buddy. Deze paren fotonen waren met elkaar verweven, wat betekent dat hun eigenschappen voor eeuwig met elkaar verbonden waren. [Infographic: hoe Quantum Verstrengeling Werkt]

In hun experiment stuurden de onderzoekers de twee fotonen vervolgens naar tegenovergestelde uiteinden van hun lab, gescheiden door een afstand van 187 m (187 voet), en maten hun eigenschappen. Vanwege hun verstrengeling, retourneerden de fotonen altijd gecoördineerde resultaten; als er een bleek te zijn opgestaan, was de andere altijd naar beneden.

Omdat ze zo ver uit elkaar lagen, konden de fotonen hun perfecte lockstepsynchronisatie niet bespreken tenzij ze signalen sneller dan de lichtsnelheid konden verzenden, wat de relativiteitstheorie van Einstein zou schenden. De twee fotonen dienen daarom als een controle op elkaar, wat garandeert dat ze in feite in een superpositie waren voordat ze werden gemeten en dat hun resultaten echt willekeurig zijn, aldus de onderzoekers. De nieuwe methode werd vandaag (11 april) beschreven in het tijdschrift Nature.

"Je kunt echt zeggen dat ze de ultieme quantum random number generator hebben gebouwd," zei kwantumfysicus Stefano Pironio van de Vrije Universiteit van Brussel in België, die niet bij het werk betrokken was.

Maar hij voegde eraan toe dat de methode ongeveer 10 minuten duurde om 1024 willekeurige reeksen te produceren, terwijl de huidige cryptografische processen veel snellere nummergeneratoren nodig hadden.

Het eerste echte gebruik van de nieuwe techniek zal komen wanneer het wordt opgenomen in NIST's willekeurigheidsbaken, een publieke bron van willekeur voor onderzoekers die onvoorspelbaarheid bestuderen, aldus Bierhorst.

Maar hij voegde eraan toe dat hij hoopt dat de experimentele opzet op een dag voldoende gekrompen kan worden om op een computerchip te passen en te helpen bij het maken van "onherroepelijke" berichten.

Oorspronkelijk gepubliceerd op WordsSideKick.com.


Video Supplement: Calling All Cars: The Blonde Paper Hanger / The Abandoned Bricks / The Swollen Face.




Onderzoek


Vibrerende Kleding Kan Blinde Mensen Helpen Navigeren
Vibrerende Kleding Kan Blinde Mensen Helpen Navigeren

Hoe Papiervernietigers Werken
Hoe Papiervernietigers Werken

Science Nieuws


Recordhitte Klimaatclassificatie Die Waarschijnlijk Niet Zal Afkoelen
Recordhitte Klimaatclassificatie Die Waarschijnlijk Niet Zal Afkoelen

China Sub Ingesteld Om Te Duiken Tot Record-Brekende Diepten
China Sub Ingesteld Om Te Duiken Tot Record-Brekende Diepten

North Carolina Puppy Mills Set Standard Voor Slechte Kwaliteit (Op-Ed)
North Carolina Puppy Mills Set Standard Voor Slechte Kwaliteit (Op-Ed)

Omega-3-Vetzuren Kunnen Volledig Opgeblazen Schizofrenie Voorkomen
Omega-3-Vetzuren Kunnen Volledig Opgeblazen Schizofrenie Voorkomen

Big Melt Verwacht Voor Canadese Arctische Gletsjers
Big Melt Verwacht Voor Canadese Arctische Gletsjers


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com