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Jan 24, 2024

Os fótons podem permitir real

2 de maio de 2022 por

2 de maio de 2022

por SPIE--International Society for Optics and Photonics

Os sistemas criptográficos e a segurança da informação dependem de bits aleatórios imprevisíveis e não manipuláveis ​​que são de natureza física. Especialmente no contexto de sistemas de chave privada que permitem segurança incondicional por meio de criptografia "one-time-pad", a taxa de geração em tempo real de bits aleatórios físicos determina criticamente a taxa de comunicação segura.

O caos óptico apresenta uma maneira confiável de gerar bits aleatórios rápidos e em tempo real, devido à sua alta largura de banda e grandes flutuações de amplitude. No entanto, a maioria dos geradores de bits aleatórios baseados em caos óptico realizam sua quantização no domínio elétrico usando conversores elétricos analógico-digitais, portanto, um gargalo eletrônico atualmente limita suas taxas em tempo real. A grande lacuna entre as taxas físicas de geração de bits aleatórios e as taxas de comunicação modernas é uma fraqueza fundamental desses sistemas de segurança.

Conforme relatado na Advanced Photonics, uma equipe internacional de pesquisadores da China e do Reino Unido recentemente propôs e demonstrou experimentalmente um novo método de geração de bits aleatórios (RBG) totalmente óptico. Pulsos caóticos são quantizados em um fluxo de bits aleatório físico no domínio óptico por meio de um comprimento de fibra altamente não linear. No experimento de prova de conceito, eles geraram com sucesso um fluxo de bits aleatórios de 10 Gb/s em um único canal.

A equipe observa que a taxa de tempo atual de 10 Gb/s é limitada apenas pela largura de banda caótica adotada. Seu esquema pode operar potencialmente a taxas muito mais altas do que 100 Gb/s se a largura de banda da fonte de entropia caótica for suficiente, considerando que a não linearidade de Kerr da fibra de sílica com uma resposta ultrarrápida de poucos femtosegundos é explorada para compor a parte principal do laser de quantização caos.

O RBG totalmente óptico pode efetivamente contornar a limitação de taxa de processamento de sinal eletrônico. Para aplicações futuras, os circuitos elétricos podem eventualmente ser totalmente substituídos por dispositivos exclusivamente ópticos devido às vantagens práticas dos fótons.

Mais Informações: Ya Guo et al, Extração de bit aleatório física ultrarrápida e em tempo real com quantização totalmente óptica, Advanced Photonics (2022). DOI: 10.1117/1.AP.4.3.035001

Fornecido por SPIE--International Society for Optics and Photonics