معهد فراونهوفر لأنظمة الفوتونيك الدقيقة يطلق مولد أعداد عشوائية كمومية يتجاوز 4 جيجابت/ثانية

أخبار ar.wedoany.com، أطلق معهد فراونهوفر لأنظمة الفوتونيك الدقيقة (Fraunhofer IPMS) مولد الأعداد العشوائية الكمومية (QRNG) المسمى Q-Dice، والذي يحصل على أعداد عشوائية حقيقية عن طريق قياس التقلبات الكمومية للفراغ، بمعدل توليد يتجاوز 4 جيجابت/ثانية (Gbit/s).

تعتمد طرق توليد الأعداد العشوائية التقليدية بطبيعتها على الخوارزميات، مما يجعلها عرضة للهجمات. في المقابل، فإن التأثيرات الكمومية لجهاز Q-Dice غير قابلة للتنبؤ ولا يمكن التأثير عليها، مما يوفر معدلات بيانات أعلى، وهو مناسب بشكل خاص للتطبيقات الحساسة أمنيًا. وقد اجتازت الأعداد العشوائية المولدة التحقق من خلال المعايير الدولية المعترف بها مثل معيار AIS 20/31 الصادر عن المكتب الاتحادي لأمن المعلومات (ألمانيا) ومجموعة اختبارات NIST SP 800-22.

تُعد العشوائية الحقيقية شرطًا أساسيًا محوريًا في التشفير الحديث والأنظمة الحساسة أمنيًا، وقد تؤدي مولدات الأعداد العشوائية الحتمية أو غير الآمنة إلى ظهور ثغرات في عمليات التشفير والمصادقة. من خلال قياس التقلبات الكمومية للفراغ غير القابلة للتنبؤ بطبيعتها، يمكن لجهاز Q-Dice توليد إنتروبيا كمومية لتطبيقات مثل الاتصالات الآمنة، وتشفير البيانات (عبر توزيع المفاتيح الكمومية QKD أو التشفير ما بعد الكمومي PQC)، والمصادقة وإدارة الوصول، والمحاكاة واسعة النطاق.

صُمم النظام مع التركيز العالي على المتطلبات الأمنية، حيث يفي بالمتطلبات الصارمة للمكتب الاتحادي لأمن المعلومات (BSI) وفقًا لمعيار AIS 20/31، وحصل على تصنيف EAL3 (مستوى ضمان التقييم) وPTG 3 (مولد الأعداد العشوائية الفيزيائية)، مما يثبت أمانه.

صرّح ألكسندر نواك (Alexander Noack)، رئيس قسم اتصالات البيانات والحوسبة في معهد فراونهوفر لأنظمة الفوتونيك الدقيقة، أنه بفضل جهاز Q-Dice، أصبحت العشوائية الكمومية عالية الجودة عملية وسهلة المنال. يمكن استخدام هذه التقنية إما كنظام قوي بحجم 19 بوصة (نظام رف) للبنية التحتية الخاصة، أو من خلال منصة خدمة الإنتروبيا عبر الإنترنت (الإنتروبيا كخدمة)، مما يخفض بشكل كبير حاجز الدخول لتقنيات الأمان الكمومي.

لضمان أقصى درجات الموثوقية، قام معهد فراونهوفر لأنظمة الفوتونيك الدقيقة بدمج جميع القدرات الأساسية داخليًا، مما يحقق تطويرًا متماسكًا بدءًا من الفوتونيك وصولاً إلى تكامل النظام. يشمل ذلك تصميم الليزر والنظام البصري الأمامي لتوليد والتحكم المستقر في الضوضاء الكمومية، والواجهة الأمامية التناظرية منخفضة الضوضاء (AFE) لكشف التقلبات الكمومية للفراغ، والحصول على البيانات عالية السرعة (محول تناظري رقمي ADC)، والاستخراج العشوائي والمعالجة اللاحقة القائمة على FPGA، بالإضافة إلى تكامل النظام مع واجهات عالية الإنتاجية (تشمل إيثرنت 10 جيجابت/ثانية). ويذكر المعهد أن هذه الطريقة الشاملة تضمن تحكمًا دقيقًا في جودة استخراج الإنتروبيا واستقرارها وأدائها، حيث يشكل نفس مصدر الضوضاء الفيزيائي الأساس للوصول إلى الإنتروبيا الكمومية القائمة على الأجهزة والقائمة على السحابة.

فيما يتعلق بطرق النشر، يقدم معهد فراونهوفر لأنظمة الفوتونيك الدقيقة جهاز Q-Dice بتكوينين. النسخة المادية هي نظام رف Q-Dice بحجم 19 بوصة، مناسب لمراكز البيانات والنشر المحلي، بمعدل بت عشوائي يبلغ 4.1 جيجابت/ثانية، ويوفر واجهة إيثرنت 10 جيجابت (ويمكن توفير واجهات أخرى حسب الطلب)، وتم تقييمه وفقًا لمعايير BSI AIS 20/31 وNIST SP 800-22. النموذج الآخر هو خدمة مولد الأعداد العشوائية الكمومية عبر الإنترنت عند الطلب (الإنتروبيا كخدمة)، والتي توفر وصولاً مباشرًا إلى العشوائية المولدة كموميًا عبر واجهة آمنة عبر الإنترنت، دون الحاجة إلى تركيب أجهزة خاصة، وتدعم التقييم السريع، والنمذجة الأولية، والتكامل القابل للتوسع للإنتروبيا الكمومية في أنظمة البرمجيات وتطبيقات السحابة.

مع دخول التقنية مرحلة التنفيذ، صرّح نواك أن الهدف هو رفع معايير الأمان والثقة في العصر الرقمي بشكل مشترك، ودعا الشركاء إلى اختبار هذه التقنية وتطوير تطبيقات عملية معًا.

تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com