المعلومات هي واحدة من أثمن الموارد في عصرنا. هل المعلومات مفيدة؟ السؤال بلاغي. بالطبع نعم. ولكن الوقوع في الأيدي الخطأ ، يمكن أن يضر. هذا هو السبب في استخدام أساليب وتقنيات مختلفة وخوارزميات تشفير البيانات. بعد كل شيء ، عند شراء شيء ما على الشبكة ، لا تريد أن تصل معلومات الفواتير الخاصة بك إلى بعض المحتالين. ومع ذلك ، ليست كل الخوارزميات جيدة بالتساوي. يعمل كل من حماية البيانات والمتسللين (من أجل البساطة ، وسنسمي جميع لصوص البيانات بهذه الطريقة) دائمًا على بعضهم البعض. مع ظهور طريقة تشفير جديدة ، تظهر أيضًا طرق جديدة للتحايل عليها. ولكن ماذا لو كانت هناك خوارزمية لا يمكن كسرها؟ هذا يساعده مولدات عدد عشوائية الكم. طور باحثون من جامعة بريستول (المملكة المتحدة) جهاز تشفير جديد - رقاقة 1 مم
2 ، والتي تستخدم الفوتونات لتوليد أرقام. ميزة أخرى مميزة للمنتج الجديد هي سرعته - أكثر من 1 جيجابت / ثانية. ما الصعوبات التي كان عليك التغلب عليها ، وما مزايا هذا الجهاز بالذات مقارنةً بالآخرين ، وما مدى أمان بياناتنا معه؟ سنبحث عن إجابات لهذه الأسئلة وغيرها في تقرير الباحثين. دعنا نذهب.
مبدأ تشغيل الجهازأساس الجهاز الجديد هو مبادئ الفوتونات السليكونية ، التي يمكن وصفها بشكل مبالغ فيها على النحو التالي: يمر تدفق الإشارات الكهربائية عبر جهاز الإرسال ، حيث يتم تحويلها إلى إشارات بصرية ؛ ثم تذهب الإشارات إلى جهاز الاستقبال ، حيث يتم تحويلها مرة أخرى إلى إشارات كهربائية.
من الناحية التخطيطية ، يبدو هذا:
باستخدام هذه التكنولوجيا ، أصبح من الممكن دمج أدلة الموجة في السليكون ، الذي سيوجه الضوء (الإشارة الضوئية) عبر الشريحة ، ولن يكون هناك فقدان للضوء على طول الطريق. ونتيجة لذلك ، يمكن دمج أدلة الموجات هذه مع أجهزة كشف مدمجة تعمل بسرعة عالية جدًا لتحويل الإشارة الضوئية إلى معلومات.
إذا كان من المستحيل توقع أو حساب خوارزمية التشفير ، فإن المعلومات محمية بشكل موثوق أكثر. يستغل هذا الجهاز حقيقة أنه في ظروف معينة سوف يصدر الليزر الفوتونات بشكل عشوائي. الضوء المنبعث من أي ليزر هو مزيج من الإشعاع
المستحث والعفوي .
الإشعاع المستحث * - تحت تأثير الفوتون المحرض ، عندما يمر النظام من حالة إلى أخرى ، ينشأ فوتون جديد. مبالغ فيها يمكن أن يطلق عليه الإشعاع المتعمد.
الانبعاث التلقائي * - الانبعاث التلقائي للموجات الكهرومغناطيسية من خلال نظام ينقلها متحمسًا إلى حالة هادئة.
فيما يلي رسم تخطيطي للجهاز ووصفه.
يستخدم ليزر الصمام الثنائي لتوليد الإشعاع. يتم توجيه جزء صغير من الضوء إلى وحدة التحكم في الاستقطاب ، حيث يتم جمع الضوء في دليل الموجة للاختبار للتحقق من الخسائر. ويتم إرسال بقية العالم إلى جهاز التحكم في الاستقطاب ، حيث يتم وصله في سلسلة
أجهزة قياس التداخل Mach-Zehnder * .
مقياس تداخل Mach-Zehnder * - يُستخدم لتعديل شدة الضوء بغض النظر عن استقطابه.
تلعب مقاييس التداخل الأولى والأخيرة دور مقسم الشعاع المخصص. يقوم المركز المركزي بتحويل
تقلبات الطور * إلى
تقلبات شدة * .
تقلب الطور * هو نوع من التشوه الخطي الناجم عن انحراف الإشارة عن تردد الموجة الحاملة.
تقلبات الكثافة * - تشوهات في القدرة التي تحملها الموجة.
علاوة على ذلك ، خارج الشلال ، هناك 2 ديود ضوئي. يتم استخدام واحد منهم كـ "منظم" ضروري لمعايرة طور مقاييس التداخل. تتم هذه العملية من خلال تطبيق الجهد على
مبدلات الطور المتكاملة
* .
Phaser * - جهاز على شكل جهاز رباعي الأطراف ، حيث يتم توفير تحول طور محدد مسبقًا ثابتًا بين الجهد المتناوب عند الإدخال والإخراج.
يتم توصيل الثنائي الضوئي الثاني بمضخم تشغيلي مع ردود فعل جانبية (
OUStOS ) ، والتي تحول التقلبات في شدة الضوء إلى تقلبات الجهد (التقلبات). هذا الأخير ، بدوره ، يتم رقمنته بواسطة راسم الذبذبات لتوليد بتات عشوائية.
سرعة العملمن أجل تحديد
التردد الأمثل
لأخذ العينات * للجهاز ، تم قياس
الكثافة الطيفية * في وجود إشارة ضوئية وغيابها.
تردد أخذ العينات * - تحديد عدد الإشارات لكل وحدة زمنية واحدة أثناء أخذ عينات الإشارة.
الكثافة الطيفية * هي سمة من سمات طيف الانبعاث ، وهي نسبة الكثافة في فترة تردد ضيقة إلى حجم الفترة نفسها.
يوضح الرسم البياني أعلاه نتائج هذه القياسات. يمكنك هنا رؤية فاصل زمني ملحوظ للغاية
للضوضاء الداكنة * بسرعة تصل إلى حوالي 500 ميجاهرتز. يرتبط هذا بشكل مباشر بمضخم التشغيل المحدد المستخدم في الدراسة ، وبموقع الإلكترونيات.
الضجيج الداكن * - التغيرات الإحصائية في عدد الإلكترونات المولدة حرارياً داخل بكسل بطريقة مستقلة عن الفوتون. الضجيج الداكن هو المعادل الإلكتروني لضوضاء كسور الفوتون * .
ضجيج اللقطة * - تشويه الجهد والتيارات في دائرة جهاز كهربائي وإلكتروني.
للتحقق من تشغيل النظام ، تم تعيين مكاسب OTSTOS عند 5 كيلو أوم ، حيث تم استخدام مكبر الصوت التشغيلي للنموذج LT6268-10 من التكنولوجيا الخطية. تشغيلها مستقر عند 5 كيلو أوم أو أعلى.
أيضا ، أظهرت القياسات أن الثنائيات الضوئية هي أكثر من مرتبة من حيث الحجم أسرع من OSTOS. لذلك ، يتم تحديد الخصائص الطيفية لإشارة الجهد التناظري تقريبًا بالكامل من خلال سرعة OTSTOS.
يوضح الرسم البياني أعلاه أيضًا بعض القمم ، بشكل رئيسي في منطقة 100 ميجاهرتز ، وهي ضوضاء بيئية لا تؤثر بأي شكل من الأشكال على توليد البتات العشوائية.
أظهرت القياسات أن معدل التوليد المحتمل يبلغ حوالي 2.8 جيجابت / ثانية. إذا كنت تستخدم OSTOS بشكل أسرع ، فيمكن زيادة هذا الرقم حتى 10 Gb / s.
استقرار العملإن تشغيل أي نظام محفوف بصعوبات معينة ، وبشكل أكثر دقة مع العوامل التي يمكن أن تؤثر سلبًا على استقراره. على سبيل المثال ، عند العمل مع الألياف الضوئية ، يمكن لأي تغيرات طفيفة في درجة الحرارة أن تغير طول الألياف ، مما قد يعطل التداخل.
يمنح استخدام الضوئيات المتكاملة مزايا معينة: الحجم الصغير المحتمل للجهاز وتماسكه. يتيح لك الضغط دمج كافة التفاصيل الضرورية في شريحة واحدة صغيرة. لكن الصلابة تتجنب العديد من أنواع عدم الاستقرار. هذه الخصائص الإيجابية مفيدة بشكل خاص عند العمل مع مقاييس التداخل غير المتوازنة ، كما هو الحال مع الشريحة الموصوفة.
يوضح هذا الرسم البياني بوضوح مستوى عالٍ من استقرار النظام لمدة ساعة واحدة من التشغيل المتواصل. وقد تم تحقيق هذه النتيجة عن طريق المعايرة البسيطة لمقياس التداخل غير المتوازن كل 2-3 دقائق (
خط أحمر على الرسم البياني). إذا لم يتم إجراء المعايرة ، ظلت الإشارة (
الخط الأزرق ) مستقرة لعدة دقائق.
يمثل الخط الأصفر على الرسم البياني الإشارة التي تم الحصول عليها عن طريق تطبيع التشويه ، نظرًا للتغيرات في استقطاب الضوء خارج جهاز العمل.
وبالتالي ، فإن هذا الجهاز لا يظهر فقط نتائج ممتازة لتوليد أرقام عشوائية حقيقية ، ولكن أيضًا عملية مستقرة ، غير قابلة للتأثير على العوامل الخارجية والداخلية.
مظهر الرقاقة (على يمين العملة 1 بنس ، وقطرها 20.3 مم فقط)للتعرف على اختبارات الخصائص الأخرى للجهاز ، وكذلك طرق تنفيذها ، أوصي بقراءة تقرير العلماء.الخاتمةفي بعض الأحيان تسمى المعلومات العملة الأكثر قيمة في العالم. إذا سرق شخص ما محفظتك ، فهذا أمر مزعج ولكنه ليس مميتًا (كقاعدة عامة). يمكن أن تؤدي سرقة المعلومات إلى خسائر مالية فادحة ، وحتى الوفيات. هذا لا يمكن السماح به ، وبالتالي لا تقف تقنيات التشفير ثابتة وتتطور ، وتجميع الاكتشافات الجديدة في مختلف مجالات العلوم.
ولكن يمكن التحايل على أي حماية ، أليس كذلك؟ ربما بسبب هذا الاختراع المذهل الموصوف أعلاه ، لن يكون هذا البيان واضحًا. من خلال الجمع بين الحجم الصغير بشكل لا يصدق وسرعة التوليد العالية والعشوائية المطلقة للخوارزمية ، تمكن العلماء من إنشاء جهاز قادر حقًا على حماية المعلومات من أي محاولات للاستحواذ عليها بشكل غير قانوني. متى ستصل هذه التكنولوجيا إلى أقصى إمكاناتها وتصبح موجودة في كل مكان في المستقبل القريب. سيظهر الوقت والاختبار "في الميدان" فقط ما إذا كانت هذه الشريحة المصغرة جيدة كما يقول منشئوها.
شكرا لك على البقاء معنا. هل تحب مقالاتنا؟ هل تريد رؤية مواد أكثر إثارة للاهتمام؟ ادعمنا عن طريق تقديم طلب أو التوصية به لأصدقائك ،
خصم 30 ٪ لمستخدمي Habr على نظير فريد من خوادم مستوى الدخول التي اخترعناها لك: الحقيقة الكاملة حول VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 نوى) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps من 20 $ أو كيفية تقسيم الخادم؟ (تتوفر الخيارات مع RAID1 و RAID10 ، حتى 24 مركزًا وحتى 40 جيجابايت DDR4).
ديل R730xd أرخص مرتين؟ فقط لدينا
2 x Intel Dodeca-Core Xeon E5-2650v4 128GB DDR4 6x480GB SSD 1Gbps 100 TV من 249 دولارًا في هولندا والولايات المتحدة! اقرأ عن
كيفية بناء مبنى البنية التحتية الطبقة باستخدام خوادم Dell R730xd E5-2650 v4 بتكلفة 9000 يورو مقابل سنت واحد؟