3
Календарь конференций
  • 13 января – 22 апреля

    Универсиада "Ломоносов" по международным отношениям 2019/2020 учебного года

  • 15 января – 15 мая

    Универсиада "Ломоносов" по математическим методам в экономике 2020

  • 5 апреля

    Moscow CTF School 2020 – командные соревнования по компьютерной безопасности CTF для школьников

  • 10 – 11 апреля

    XVI Международная научная конференция студентов, магистрантов и молодых ученых «Ломоносов – 2020» Казахстанского филиала МГУ

  • 21 – 24 апреля

    Россия и Греция: языковые и культурные связи

  • 22 – 24 апреля

    Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2020». Филиал МГУ имени М.В. Ломоносова в городе Севастополе

  • 13 января – 22 апреля

    Универсиада "Ломоносов" по международным отношениям 2019/2020 учебного года

  • 24 – 27 апреля

    City Nature Challenge 2020: чемпионат мира по документации городского биоразнообразия

  • 16 декабря – 30 апреля

    Международная Универсиада "Ломоносов" по социологии - 2019

Все конференции
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.