Fotoner kan aktivere fysisk tilfældig bitgenerering i realtid til informationssikkerhedsapp

Kryptografiske systemer og informationssikkerhed er afhængige af uforudsigelige, umanipulerbare tilfældige bits, der er fysiske. Især i forbindelse med private nøglesystemer, der muliggør ubetinget sikkerhed via "one-time-pad" kryptografi, bestemmer realtidsgenereringshastigheden af ​​fysiske tilfældige bits kritisk den sikre kommunikationshastighed.

Optisk kaos præsenterer en pålidelig måde at generere hurtige og tilfældige bits i realtid på grund af dens høje båndbredde og store amplitudeudsving. Men de fleste tilfældige bit-generatorer, der er baseret på optisk kaos, udfører deres kvantisering i det elektriske domæne ved hjælp af elektriske analog-til-digital-konvertere, så en elektronisk flaskehals begrænser i øjeblikket deres realtidshastigheder. Den store kløft mellem de fysiske tilfældige bitgenereringshastigheder og moderne kommunikationshastigheder er en grundlæggende svaghed ved disse sikkerhedssystemer.

Som rapporteret i Avanceret fotonik , et internationalt team af forskere fra Kina og Storbritannien foreslog og demonstrerede for nylig en ny, helt optisk tilfældig bitgenerering (RBG) metode. Kaotiske impulser kvantiseres til en fysisk tilfældig bitstrøm i det optiske domæne ved hjælp af en længde af meget ikke-lineær fiber. I proof-of-concept-eksperimentet genererede de med succes en 10 Gb/s tilfældig bitstrøm i en enkelt kanal.

Holdet bemærker, at den nuværende hastighedstid på 10 Gb/s kun er begrænset af den vedtagne kaosbåndbredde. Deres skema kan fungere potentielt med meget højere hastigheder end 100 Gb/s, hvis båndbredden af ​​den kaotiske entropikilde er tilstrækkelig, i betragtning af at Kerr-ulineariteten af ​​silicafiber med en ultrahurtig respons på få femtosekunder udnyttes til at sammensætte nøgledelen af ​​kvantisering af laser kaos.

Helt optisk RBG kan effektivt omgå hastighedsbegrænsningen for elektronisk signalbehandling. Til fremtidige anvendelser kan elektriske kredsløb i sidste ende blive fuldstændig erstattet af udelukkende optiske enheder på grund af de praktiske fordele ved fotoner. + Udforsk yderligere

0,75 Gbit/s nøglefordeling med mode-shift keying kaos-synkronisering