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Ein Quanten-Zufallszahlengenerator auf Ihrem Telefon

2021

Sie denken vielleicht nicht, dass es so schwer ist, zufällig zu sein, aber es ist ziemlich schwierig, wirklich zufällige Zahlen zu erstellen ... und diese Ziffern liegen fast jeder digitalen Transaktion zugrunde und schützen sie. Die meisten normalen Computer "sind vollständig deterministisch und daher nicht in der Lage, echte Zufallszahlen als Physik-Welt-Berichte zu erstellen. Sie sind mit anderen Worten so konzipiert, dass sie Dinge wiederholt ausführen, die das Gegenteil von Zufälligkeit darstellen. Kryptografiesysteme basieren im Allgemeinen auf" Pseudo-Zufallszahlen " "Generatoren, die nahezu zufällig, aber nicht vollständig sind und das Knacken ermöglichen. Eine kürzlich aufgedeckte NSA-Hintertür enthüllte ein geheimes Muster, das in einen von der Bundesregierung genehmigten Zahlengenerator" eingebrannt "wurde und diesen effektiv zerstörte.

Eine Möglichkeit, Zufallszahlen zu erstellen, besteht darin, zufällige Phänomene wie das Rauschen in einer elektronischen Schaltung zu messen. Solche Prozesse sind jedoch häufig unangemessen langsam oder teuer.

Jetzt haben Forscher einen Quanten-Zufallsgenerator entwickelt, mit dem lange Ziffernfolgen erzeugt werden können, die einen theoretisch unzerbrechlichen Code erzeugen können. Dabei werden kostengünstige elektronische Komponenten wie eine Handykamera verwendet. So funktioniert es, wie Physics World feststellt:

Die Forscher haben mit einer Acht-Megapixel-Kamera eines Nokia N9-Smartphones ein Gerät entwickelt, das Zufallszahlen mit 1, 25 Gbit / s liefert. Das System nutzt die Tatsache, dass die Kamera so empfindlich ist, dass mit ihr die Anzahl der Photonen gezählt werden kann, die auf jedes einzelne Pixel auftreffen. Das Licht wird von einer herkömmlichen LED geliefert, in der sich Elektronen und Löcher zu Photonen verbinden. Dies ist ein quantenmechanischer Prozess und daher ist die Anzahl der in einer festgelegten Zeitspanne erzeugten Photonen nicht festgelegt, sondern zufällig.

Der arXiv-Blog erklärt weiter:

Der Quantenprozess, den diese Leute ausnutzen, ist die Art und Weise, wie Lichtquellen Photonen emittieren. Da jede Emission ein Quantenprozess ist, kann der Zeitpunkt der Emission nicht vorhergesagt werden. Die Anzahl der Photonen, die eine Lichtquelle in einer Zeiteinheit emittiert, variiert also immer um einen Betrag, der völlig zufällig ist. Angesichts der Wahrscheinlichkeit der Photonenemission ist es einfach, die durchschnittliche Anzahl der Elektronen zu berechnen, die dieser Prozess erzeugen sollte. Die tatsächliche Anzahl der Elektronen sollte sich jedoch durch eine zufällige Zahl unterscheiden. Das ergibt eine einzelne zufällige Ziffer. Und da ein lichtempfindliches Array aus vielen Pixeln besteht, die parallel arbeiten, ist es möglich, aus jedem Bild eine große Menge zufälliger Ziffern zu generieren.

Der Co-Autor der Studie, Bruno Sanguinetti, von der Universität Genf in der Schweiz, erklärte gegenüber Physics World, dass die Komponenten dieses Generators zu einem Chip verarbeitet werden könnten, der ein paar Dollar kosten und in mobile Geräte eingebaut werden könne. "Wenn es eine Quantentechnologie gibt, die in Kürze für alle verfügbar sein wird, so hat er das gesagt. Anthony Laing von der Universität Bristol warnte jedoch davor, dass es möglich sein könnte, bestimmte Hacks auf der Grundlage von Quantenzuständen von Licht mit unterschiedlichen Rauschmerkmalen zu entwerfen." und die Autoren dieser Arbeit werden zweifellos Methoden haben, um mit diesen umzugehen. "

Falls Sie neugierig sind, können Sie hier Ihre eigene Quanten-Zufallszahl finden, die von einem Server erstellt wurde, der "die Quantenfluktuationen von [a] Vakuum" misst.

[Physikwelt / arXiv]

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