Việc tạo ra các số ngẫu nhiên đáng tin cậy đã trở thành một thành phần trung tâm của công nghệ thông tin và truyền thông. Trên thực tế, các trình tạo số ngẫu nhiên, thuật toán hoặc thiết bị có thể tạo ra các chuỗi số ngẫu nhiên hiện đang giúp bảo mật thông tin liên lạc giữa các thiết bị khác nhau, tạo ra các mẫu thống kê và cho nhiều ứng dụng khác.
Triển khai OEC có thể triển khai với quang tử tích hợp. Nguồn: Nature Electronics (2024). DOI: 10.1038/s41928-024-01140-0
Các nhà nghiên cứu tại Toshiba Europe Ltd. gần đây đã phát triển một bộ tạo số ngẫu nhiên lượng tử (QRNG) mới dựa trên mạch tích hợp quang tử có thể được tích hợp trực tiếp vào các thiết bị điện tử. QRNG này, được giới thiệu trong một bài báo đăng trên tạp chí Nature Electronics , có thể tạo ra các số ngẫu nhiên một cách an toàn và mạnh mẽ với tốc độ vượt trội là 2 Gbit s -1 .
Raymond Smith, Nhà khoa học nghiên cứu cấp cao và đồng tác giả của bài báo, nói với Tech Xplore: “Tính ngẫu nhiên hiện là một mặt hàng có giá trị vì nó thúc đẩy gần như tất cả các giao thức kỹ thuật số cho phép liên lạc riêng tư”.
“Việc sử dụng phổ biến các trình tạo số giả ngẫu nhiên (PRNG) gây ra mối đe dọa bảo mật tiềm ẩn vì PRNG chỉ đơn thuần là các thuật toán xác định và không cung cấp tính ngẫu nhiên thực sự. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các hệ thống liên lạc an toàn.”
Các nghiên cứu gần đây đã nhấn mạnh tiềm năng tạo ra những con số thực sự không thể đoán trước bằng cách sử dụng QRNG, bộ tạo số ngẫu nhiên tận dụng các quá trình tự nhiên có nguồn gốc lượng tử. Smith và các đồng nghiệp của ông tại Toshiba đã thử nghiệm những kỹ thuật này.
Smith cho biết: “Những nỗ lực và ý tưởng nghiên cứu trước đây đã truyền cảm hứng cho công việc này bao gồm nhiệm vụ đơn giản hóa phần cứng của QRNG”.
"Thông thường, QRNG sử dụng các thành phần quang tử như laser và máy dò, vốn cồng kềnh và cần xử lý đặc biệt khi lắp ráp với thiết bị điện tử. Sự phức tạp này khiến QRNG khó triển khai trên quy mô lớn hơn và đắt tiền hơn. Tuy nhiên, công nghệ được gọi là 'quang tử tích hợp' đang giúp vượt qua những thách thức này."
Mạch quang tử tích hợp cho phép các nhà nghiên cứu ngưng tụ tất cả các thành phần quang học trung tâm vào một con chip duy nhất có kích thước chỉ vài mm. Smith và các đồng nghiệp của ông đã cố gắng sử dụng các công nghệ quang tử tích hợp để tạo ra mạch tích hợp quang tử (PIC) có thể đơn giản hóa sự phức tạp của phương pháp QRNG của họ, tạo điều kiện thuận lợi cho việc triển khai quy mô lớn trong tương lai.
Smith cho biết: “Trong những năm gần đây, Toshiba đã đạt được một số tiến bộ trong công nghệ PIC, bao gồm cả việc phát triển hệ thống phân phối khóa lượng tử (QKD) dựa trên chip đầu tiên trên thế giới”.
"Hệ thống QKD này kết hợp PIC QRNG trong gói bướm 14 chân có đầu ra quang học cần được ghép nối bằng sợi quang với điốt quang tốc độ cao trên bảng điện tử QRNG."
Mục tiêu chính trong nghiên cứu gần đây của nhóm tại Toshiba là phát triển QRNG hoàn chỉnh dựa trên PIC chỉ có đầu vào và đầu ra điện tử. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu đã lên kế hoạch triển khai QRNG trên các thiết bị thực để xác thực tính hiệu quả của nó.
Smith giải thích: “Thông thường, PIC được thử nghiệm trong các điều kiện được kiểm soát bằng thiết bị phòng thí nghiệm chuyên dụng”. “Cách tiếp cận này gây khó khăn cho việc đánh giá hiệu suất của công nghệ này một khi được triển khai trong các hệ thống thực, trong điều kiện vận hành thực”.
Mời đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
