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Jan 24, 2024

광자는 실제를 가능하게 할 수 있습니다

2022년 5월 2일

2022년 5월 2일

SPIE--국제 광학 및 포토닉스 협회

암호화 시스템과 정보 보안은 본질적으로 예측할 수 없고 조작할 수 없는 무작위 비트에 의존합니다. 특히 "원타임 패드" 암호화를 통해 무조건적인 보안을 가능하게 하는 개인 키 시스템의 경우 물리적 랜덤 비트의 실시간 생성 속도가 보안 통신 속도를 결정적으로 결정합니다.

광학 혼돈은 높은 대역폭과 큰 진폭 변동으로 인해 빠르고 실시간 무작위 비트를 생성하는 안정적인 방법을 제공합니다. 그러나 광학 혼돈을 기반으로 하는 대부분의 무작위 비트 생성기는 전기 아날로그-디지털 변환기를 사용하여 전기 영역에서 양자화를 수행하므로 현재 전자 병목 현상으로 인해 실시간 속도가 제한됩니다. 물리적인 랜덤 비트 생성 속도와 최신 통신 속도 사이의 큰 격차는 이러한 보안 시스템의 근본적인 약점입니다.

Advanced Photonics에 보고된 바와 같이, 중국과 영국의 국제 연구원 팀은 최근 새로운 전광학 랜덤 비트 생성(RBG) 방법을 제안하고 실험적으로 시연했습니다. 혼돈 펄스는 매우 비선형적인 광섬유 길이를 통해 광학 영역에서 물리적 무작위 비트 스트림으로 양자화됩니다. 개념 증명 실험에서 그들은 단일 채널에서 10Gb/s 랜덤 비트 스트림을 성공적으로 생성했습니다.

팀은 현재 10Gb/s의 속도 시간이 채택된 카오스 대역폭에 의해서만 제한된다는 점에 주목합니다. 수 펨토초의 초고속 응답을 갖는 실리카 섬유의 Kerr 비선형성이 양자화 레이저의 핵심 부분을 구성하는 데 활용된다는 점을 고려하면 혼돈 엔트로피 소스의 대역폭이 충분할 경우 그들의 방식은 잠재적으로 100Gb/s보다 훨씬 더 높은 속도로 작동할 수 있습니다. 혼돈.

전광 RBG는 전자 신호 처리의 속도 제한을 효과적으로 피할 수 있습니다. 미래의 응용을 위해 전기 회로는 광자의 실질적인 이점으로 인해 결국 광학 장치로만 완전히 대체될 수 있습니다.

추가 정보: Ya Guo 외, 전광학 양자화를 통한 초고속 및 실시간 물리적 무작위 비트 추출, Advanced Photonics(2022). DOI: 10.1117/1.AP.4.3.035001

SPIE 제공 - 국제 광학 및 포토닉스 협회