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在经典和量子安全通信中 实际随机性是不完整的

随机位序列是现代生活中各种任务的关键要素,尤其是在安全通信中。在一项新的研究中,研究人员确定生成经典或量子的真正随机位序列是一项不可能的任务。基于这些发现,他们展示了一种分类安全通信的新方法。

随机位序列的数学定义非常简单,因此可以用一句话来概括:一系列位,其下一位等于0或1的概率均等,与前一位无关。尽管定义非常简单,但是将过程认证为随机过程实际上要复杂得多,但是至关重要,例如,在安全通信中,必须对信息进行加密以防止黑客预测比特流。

在经典和量子安全通信中 实际随机性是不完整的

在2019年11月5日发表在《欧洲物理学快报》(Europhysics Letters)上的一篇文章中,巴伊兰大学的研究人员证明,美国国家标准技术研究院(NIST)证明具有随机性的长序列远非真正的随机性。他们的工作表明,可以将很大一部分非随机比特系统地嵌入到此类比特序列中,而不会负面影响其经过验证的随机性。这一发现导致了两方之间的新型保密通信,其中甚至隐藏了通信本身的存在。

该研究的主要作者,Bar-Ilan的Ido Kanter教授说:“目前的科学和技术观点是,只有不确定的物理过程才能生成真正的随机位序列,并最终通过数百种非常全面的统计测试进行验证。”大学物理系和冈达(Goldschmied)多学科大脑研究中心。坎特的研究小组包括Shira Sardi,Herut Uzan,Shiri Otmazgin,Yaara Aviad博士和Michael Rosenbluh教授。

博士生Shira Sardi和Herut Uzan说:“我们提出了一种反向策略,该策略之前从未进行过测试。我们的策略旨在量化可以系统地嵌入到经过认证的随机位序列中的最大信息量,而不会损害其认证。” ,是这项研究的主要贡献者。

使用这种策略,可以量化超出二进制认证的随机性级别。另外,由于信息被系统地嵌入到位序列中,因此该方法提供了一种类似于隐写术的新密码系统,其中完全隐藏了任何通信的存在。

坎特教授说:“根据量子物理学的基本原理,预计量子随机位发生器的随机性是完美的。但是,实际上,由于许多实验上的缺陷,这种完美的量子随机性可能会降低。”量子数发生器生成的序列最终必须通过统计测试进行认证,该统计测试可以区分原始的量子保证序列和伪序列。但是,新发现的实际随机性的不完整性有望甚至破坏量子随机数发生器。”

这项工作提出的新观点要求重新评估测量经典和量子随机性的量化定义,并将其应用于安全通信。

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