Магнитные аномалии
как ключ к настоящей
конфиденциальности.
Люди на протяжении всей своей истории включали такую силу как случай в представления об окружающей действительности. Сдобренный природным инстинктом к нахождению закономерностей, этот навык стал находить отражение во всех сферах жизни: от культов, предсказаний и прогнозов до увеселений и азартных игр. Случай всегда с нами. Он может быть счастливым или несчастным, интересным или тривиальным, но… также он может быть закономерным. И в этом главный парадокс.
В век криптографического обеспечения информационной безопасности истинная случайность кодирующих чисел становится священным граалем. Наши научные и не только воззрения на эту дилемму означают, что в техническом плане создать устройство, выдающее действительно случайный набор данных – задача явно не из простых. А нам ведь очень нужно, потому что, если уж случайность есть итог каких-либо причин и множества переменных, то теоретически, сопоставляя «частные случаи закономерности» – как сказано в одном хорошем фильме, – можно взломать все наши кодировки. И о какой кибербезопасности или научном моделировании может тогда идти речь?
Да, миру нужны настоящие случайные числа, но генерировать их сложнее, чем можно было представить. Большинство случайных чисел, выдаваемых компьютерами, не являются случайными в самом строгом смысле. Как уже сказано, компьютеры используют алгоритм для генерации случайных чисел на основе начального положения, начального числа. Таким образом, имея достаточно информации об алгоритме или его выходных данных, кто-то может найти закономерности в числах, которые выдаёт алгоритм.
Но методы получения истинных случайных чисел всё-таки существуют, и довольно часто они опираются на физические законы. Например, для их генерации используются случайные колебания электрического тока, протекающего через резистор, или непредсказуемое поведение частиц в мельчайших масштабах квантовой механики. Это же исследование позволяет добавить в список настоящих генераторов случайных чисел ещё и скирмионы – крошечные магнитные аномалии, возникающие в некоторых двумерных материалах вследствие изменений спиновых направлений электронов.
«Мы показываем, что можем использовать эти колебания для генерации случайных чисел, потенциально до 10 миллионов цифр в секунду», – поясняет Ган Сяо, старший автор исследования, заведующий кафедрой физики в университете Брауна.
Исследователи подсчитали, что оптимизация процессов позволит обеспечить новому методу получения истинных случайных чисел высокую эффективность.
«Это даёт нам новый способ генерации настоящих случайных чисел, который может быть полезен для многих приложений», – говорит Сяо. – Эта работа также даёт нам новый способ использования силы скирмионов, рассматривая их локальную динамику, а также их глобальные движения».
АРМК, по материалам Brown University.