Průlom v kyberbezpečnosti: Kvantový čip se sám ověřuje a generuje bezpečné náhodné číslo

Vědci z Národní univerzity v Singapuru (NUS) vyvinuli průlomový kvantový generátor náhodných čísel, který dokáže ověřit integritu vlastního hardwaru, zatímco produkuje náhodná čísla. Tímto řešením se zabývají dlouhodobou bezpečnostní výzvou v systémech digitálního šifrování.

Vědci z Národní univerzity v Singapuru (NUS) vyvinuli průlomový kvantový generátor náhodných čísel, který dokáže ověřit integritu vlastního hardwaru, zatímco produkuje náhodná čísla. Tímto řešením se zabývají dlouhodobou bezpečnostní výzvou v systémech digitálního šifrování. Náhodná čísla jsou zásadní pro šifrovací klíče, bezpečné transakce, digitální podpisy a další aplikace kybernetické bezpečnosti. Stávající generátory, včetně kvantových verzí, spoléhají na důvěru uživatelů v to, že jejich hardwarové komponenty fungují, jak mají. Pokud by se komponenta zhoršila nebo s ní bylo manipulováno, výstup by se mohl stát předvídatelným, aniž by to bylo detekováno.

Nový čip je navržen tak, aby toto riziko eliminoval neustálou kontrolou, zda jeho měřicí hardware funguje podle očekávání během provozu. Tým výzkumníků, vedený docentem Charlesem Limem, uvádí, že tento přístup by mohl posílit bezpečnost v odvětvích od financí a zdravotnictví po umělou inteligenci a propojená zařízení. Většina kvantových generátorů náhodných čísel pracuje s modelem „důvěryhodného zařízení“, kde se předpokládá, že komponenty odpovídají specifikacím po celou dobu životnosti.

Místo toho nový čip využívá protokol nezávislý na měřicím zařízení. To znamená, že uživatelé potřebují důvěřovat pouze kvantovým světelným signálům vstupujícím do systému, nikoli detektoru zodpovědnému za jejich měření. Během provozu čip generuje známé kvantové světelné stavy a porovnává odezvy detektoru s předpověďmi kvantové teorie. Pokud se výsledky shodují, systém převádí data na certifikovaná náhodná čísla. Pokud ne, proces se automaticky zastaví. Docent Lim zdůrazňuje, že měřicí jednotka v kvantových generátorech náhodných čísel byla tradičně velmi obtížně charakterizovatelná, což ztěžovalo zaručení její spolehlivosti v reálném světě. Jejich řešení odstraňuje potřebu důvěřovat, že tato jednotka funguje podle specifikace během používání.

Zařízení integruje jak kodér signálu, tak optický detektor na jediném křemíkovém čipu, vyrobeném pomocí standardního osmipalcového procesu používaného v polovodičové výrobě. Na rozdíl od některých kvantových technologií funguje při pokojové teplotě a nevyžaduje kryogenní chlazení. Vědci také vyřešili problém s křemíkovými světelnými modulátory, kde nastavení fáze světla může neúmyslně změnit jeho jas, což potenciálně ovlivňuje bezpečnost. Tým vyvinul kontrolní metodu, která tento efekt kompenzuje a udržuje stabilní optické signály. Detektor čipu dosáhl celkové účinnosti 69,1 procenta, což překročilo minimální požadavek protokolu 67 procent. Testy také ukázaly, že systém generoval více certifikovaných náhodných bitů, než spotřeboval jako vstupní semeno, což potvrzuje, že produkuje skutečnou náhodnost.