I klassisk og kvantesikker kommunikation er praktisk tilfældighed ufuldstændig

Tilfældige bitsekvenser er centrale ingredienser i forskellige opgaver i det moderne liv og især i sikker kommunikation. I en ny undersøgelse har forskere fastslået, at generering af ægte tilfældige bitsekvenser, klassisk eller kvante, er en umulig mission. Baseret på disse fund, de har demonstreret en ny metode til klassificeret sikker kommunikation.

Den matematiske definition af en tilfældig bitsekvens er så enkel, at den kan opsummeres i en sætning:En sekvens af bits, hvis næste bit er lig med 0 eller 1 med samme sandsynlighed, uafhængig af tidligere. Selvom definitionen er meget enkel, den praktiske certificering af en proces som tilfældig er meget mere kompliceret, men afgørende, for eksempel, i sikker kommunikation, hvor oplysninger skal krypteres for at forhindre hackere i at forudsige lidt strøm.

I en artikel, der offentliggøres den 5. november, 2019 i journalen Europhysics Letters , forskere ved Bar-Ilan University viser, at lange sekvenser med certificeret tilfældighed af US National Institute of Standard and Technology (NIST) langt fra er tilfældige. Deres arbejde viser, at en stor brøkdel af ikke-tilfældige bits systematisk kan indlejres i sådanne bitsekvenser uden at påvirke deres certificerede tilfældighed negativt. Denne opdagelse fører til en ny type klassificeret sikker kommunikation mellem to parter, hvor selv eksistensen af ​​selve kommunikationen er skjult.

"Det nuværende videnskabelige og teknologiske synspunkt er, at kun ikke-deterministiske fysiske processer kan generere virkelig tilfældige bitsekvenser, som er endegyldigt verificeret af hundredvis af meget omfattende statistiske tests, "sagde undersøgelsens hovedforfatter, Prof. Ido Kanter, fra Bar-Ilan Universitets Institut for Fysik og Gonda (Goldschmied) Multidisciplinary Brain Research Center. Kanters forskningsgruppe omfatter Shira Sardi, Herut Uzan, Shiri Otmazgin, Dr. Yaara Aviad og prof. Michael Rosenbluh.

"Vi foreslår en omvendt strategi, som aldrig er blevet testet før. Vores strategi har til formål at kvantificere den maksimale mængde information, der systematisk kan indlejres i en certificeret tilfældig bitsekvens, uden at skade dens certificering, "sagde ph.d. -studerende Shira Sardi og Herut Uzan, de vigtigste bidragydere til forskningen.

Ved hjælp af en sådan strategi, tilfældighedsniveauet kan kvantificeres ud over den binære certificering. Ud over, da oplysningerne systematisk er integreret i bitsekvensen, tilgangen tilbyder et nyt kryptosystem, ligner steganografi, hvor eksistensen af ​​enhver kommunikation er helt skjult.

"I henhold til de grundlæggende principper for kvantefysik, tilfældigheden af ​​quantum random bit generatorer forventes at være perfekt. I praksis, imidlertid, denne perfekte kvante -tilfældighed kan formindskes af mange eksperimentelle ufuldkommenheder, sagde prof. Kanter. "Derfor, en sekvens, der genereres af en kvantetalgenerator, skal i sidste ende certificeres af statistiske tests, som kan skelne mellem originale kvantegaranterede sekvenser og falske. Imidlertid, den nyopdagede ufuldstændighed af praktisk tilfældighed forventes at forstyrre selv kvante tilfældige talgeneratorer. "

Det nye synspunkt, der præsenteres i dette arbejde, kræver en revurdering af den kvantificerede definition af måling af klassisk og kvantemæssig tilfældighed, samt dens anvendelse til at sikre kommunikation.