Лазер генерирует квантовую случайность со скоростью 250 триллионов бит в секунду и может привести к созданию устройств, достаточно маленьких, чтобы поместиться на одном чипе.
Исследователи построили самый быстрый генератор случайных чисел, когда-либо созданный, используя простой лазер. Он использует колебания интенсивности света для генерации случайности—желанного ресурса в таких приложениях, как шифрование данных и научное моделирование,—и может привести к созданию устройств, которые достаточно малы, чтобы поместиться на одном компьютерном чипе.
Истинную случайность на удивление трудно найти. Алгоритмы в обычных компьютерах могут создавать последовательности чисел, которые на первый взгляд кажутся случайными, но со временем они имеют тенденцию отображать закономерности. Это делает их, по крайней мере, частично предсказуемыми и, следовательно, уязвимыми для декодирования.
Чтобы сделать шифрование более безопасным, исследователи обратились к квантовой механике, где законы физики гарантируют, что результаты определенных измерений—например, когда распадается радиоактивный атом—действительно случайны.
Популярный способ использовать квантовую случайность-использовать флуктуации в том, как фотоны испускаются материалами, используемыми в лазерах. Типичные лазерные устройства предназначены для минимизации этих флуктуаций для получения света постоянной интенсивности: они заставляют световые волны подпрыгивать внутри материала, заставляя его атомы испускать все больше и больше фотонов синхронно друг с другом.
Но для генерации случайных чисел исследователи стремятся к противоположному. “Мы хотим, чтобы интенсивность колебалась случайным образом, поэтому мы можем оцифровать интенсивность для генерации случайных чисел”, - говорит Хуэй Цао, прикладной физик из Йельского университета в Нью-Хейвене, штат Коннектикут.
УМНОЕ УСТРОЙСТВО
_______________________________
Цао и ее команда сделали свой лазерный материал—полупрозрачный полупроводник—в форме галстука-бабочки. Фотоны многократно отскакивают от изогнутых стенок галстука-бабочки, прежде чем выйти в виде рассеянного луча.
Обратите внимание: Какой вид спорта самый полезный (с научной точки зрения).
Затем исследователи могут запечатлеть свет с помощью сверхбыстрой камеры. Они записали световой поток 254 независимых пикселей, которые вместе производили случайные биты со скоростью около 250 терабит в секунду, или 250 терагерц. Это на несколько порядков быстрее, чем предыдущие подобные устройства, которые записывали только один пиксель за раз.Изобретение “представляет собой значительный скачок в производительности генераторов случайных чисел”, говорит Кристер Шалм, физик из Национального института стандартов и технологий США в Боулдере, штат Колорадо
Самые быстрые существующие компьютеры имеют тактовую частоту, измеряемую в гигагерцах, что слишком медленно, чтобы полностью использовать всю мощь устройства Цао. Установку можно было бы сделать меньше, используя более простые световые детекторы вместо высокоскоростной камеры. Это может в конечном итоге привести к созданию практичных устройств, достаточно маленьких, чтобы поместиться на одном компьютерном чипе, говорит Цао. Они могут иметь полезные приложения, такие как технология шифрования на мобильных телефонах.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: ФИЗИКА: Это самый Быстрый Генератор случайных чисел, о чём идёт речь?.