12
Календарь конференций
  • 19 – 30 октября

    Ежегодная научная конференция «Ломоносовские чтения-2020». Секция «Политические науки»

  • 27 октября

    Ломоносовские чтения - 2020. Секция «Педагогическое образование»

  • 28 – 30 октября

    Ломоносовские чтения 2020. Секция «Филология»

  • 1 – 30 ноября

    Внутривузовский этап в МГУ имени М.В. Ломоносова Всероссийского конкурса научно-исследовательских работ студентов и аспирантов "Наука будущего - наука молодых"

  • 10 – 11 ноября

    V Международная научно-практическая конференция «Инновационная экономика и менеджмент: методы и технологии»

  • 10 – 27 ноября

    Международная конференция «Современные образовательные траектории»

  • 10 – 24 ноября

    Международная конференция молодых учёных и педагогов «Проблемы сохранения культурно-языкового разнообразия Российской Федерации»

  • 16 ноября

    Международная научная конференция «COVID-19 как фактор отражения социального неравенства»

  • 17 – 18 декабря

    VII Международная научная конференция «Русская литература ХХ–XXI веков как единый процесс (проблемы теории и методологии изучения)»

  • 4 февраля

    Международная научная конференция "Новые идеи и теоретические аспекты инженерной геологии"

Все конференции
Конкурсы на замещение должностей научных и педагогических работников
Единая поисковая система по зарубежным базам данных
Проект «Вернадский»
Электронная трудовая книжка

Программы поддержки талантливой молодежи
Олимпиады школьников и универсиады в МГУ
Программы дополни-
тельного образования
24/11/17

Физики МГУ создали непредсказуемый генератор случайных чисел

Квантовый генератор случайных чисел, экспериментальная установка. Источник: кафедра квантовой оптики физфака МГУ
Квантовый генератор случайных чисел, экспериментальная установка. Источник: кафедра квантовой оптики физфака МГУ

Группа ученых МГУ имени М.В.Ломоносова разработала и сконструировала компактный высокоскоростной квантовый генератор случайных чисел. Принцип его работы основан на регистрации квазиоднофотонного излучения матрицей SiPM (Silicon Photo-Multiplier). Этот подход позволяет надежно достичь пуассоновской статистики фотоотсчетов. Результаты исследования опубликованы в журнале Laser Physics Letters.

«Развитие современных квантовых технологий открыло новые перспективы для создания систем защищенной связи. Наиболее яркий пример — квантовая криптография. Для распределения секретных ключей в системах квантовой криптографии требуется большое количество случайных последовательностей 0 и 1. Для этих целей используются квантовые генераторы случайных чисел», — Сергей Кулик, доктор физико-математических наук, профессор кафедры квантовой электроники физического факультета МГУ.

Широко распространённые генераторы случайных обычно основаны либо на математических преобразованиях, либо на измерениях состояния физической системы. Как бы ни были сложны математические формулы или физические законы, заложенные в принцип генератора, их последовательности чисел получаются псевдослучайными, потому что их теоретически можно восстановить.

Учёные МГУ разработали и сконструировали такой генератор, последовательности чисел которых можно считать истинно случайными. Дело в том, что в основе действия новой разработки лежат законы релятивистской, а не классической физики. Исследователям удалось оптимально выбрать и сгруппировать фотоотсчёты для исходной последовательности и добиться скорости генерации случайной последовательности скоростью в 64 Мбит/с, 75 Мбит/с и 100 Мбит/с. Сгенерированные последовательности успешно прошли статистические тесты NIST на случайность.

«Результаты измерений над квантовой системой, приготовленной каждый раз в одном и том же состоянии, носят принципиально случайный характер. Поэтому истинная случайность имеет место только в квантовой области», — заключил Сергей Кулик.

Случайные числа широко используются в различных областях науки и техники, например, при вычислении многомерных интегралов, моделировании различных процессов методом Монте-Карло. Наиболее широкое применение случайные числа находят в криптографии. Случайные последовательности используются для секретных ключей в системах симметричного шифрования, генерации паролей, PIN кодов для различных типов пластиковых карт, кодов аутентификации, вероятностных алгоритмов и систем квантового распределения ключей. Практически для всех упомянутых применений требуются случайные числа, полученные исключительно с физических генераторов. 

При реализации квантовых генераторов случайных чисел принципиально важно иметь математически доказуемый и физически экспериментально проверяемый процесс измерений над системой, из которого генерируется исходная случайная последовательность. Это позволяет быть уверенным, что происхождение случайности действительно имеет квантовую природу. 

Исследование проходило совместно с учёными из Академии Криптографии Российской Федерации и Института физики твердого тела РАН.