新型芯片防硬件被篡改
小 米 |
| | | 
|
研究團隊開發出一款可實現自測功能的硅光子量子隨機數生成器芯片
|
| 新型芯片防硬件被篡改 在現代密碼體系中，隨機數是加密金鑰、安全交易和數字簽章的基石，其不可預測性直接決定系統安全性。新加坡國立大學設計與工程學院研究團隊日前宣佈，開發出一款可實現自測功能的硅光子量子隨機數生成器芯片。這一突破解決了數十年來隨機數生成器完全信任硬件所致的安全隱患，為數字基礎設施提供了可證明的量子級安全保障。 研究團隊指出，傳統方案包括量子隨機數產生器，均要求使用者完全信任硬件製造商對組件特性的標定，一旦探測器因老化或惡意篡改出現偏差，輸出可能變得可預測而無法被察覺。隨着量子計算發展，此類硬件漏洞可能被量子攻擊者利用，構成實質性威脅。研究團隊此次徹底改變了這一現狀。該芯片無需信任讀取光信號的光電探測器，僅需保證輸入光態的可信度。每次運行中，芯片製備並測量已知量子光態，通過比對輸出結果與量子理論預測值，即時驗證硬件完整性。若評分達標，原始數據被提煉為認證隨機比特；若異常則立即終止。 研究團隊採用八英寸標準硅晶圓工藝集成信號編碼器與探測器，實現室溫運行，避免了量子系統常見的低溫冷卻需求。針對硅基光調製器中相位調整與亮度變化的耦合效應，他們設計出特殊驅動方案，利用調製器非線性響應抵消干擾，確保量子態純度。實驗顯示，芯片探測器效率達百分之六十九點一，超過協議要求的百分之六十七的安全閾值，且可證實其生成的是真正獨立的新鮮亂數。 據了解，當前實驗速率僅為每秒六十四比特，低於傳統可信設備量子隨機數生成器超過每秒一百千兆比特的速度，但其安全等級達到芯片級最高水平。團隊透露，速度的主要限制因素是探測器效率，採用已驗證的效率達百分之九十二點四的新型光電二極體進行模擬，預計速率可提升至每秒六十八兆比特，比目前的實驗值高出五個數量級以上。 研究人員認為，團隊研發出一種能自我檢測的隨機數生成器芯片，可一邊製備並測量信號，一邊將理論值和實際值進行對比，即時判斷自身是否正常工作。它首次實現了不需要信任探測器的量子隨機數產生，雖然目前生成隨機的速度堪稱緩慢，但安全性已經毋庸置疑。該芯片能防範硬件被篡改或老化導致的風險，尤其適合金融、政務、軍事等高敏感領域。它提供了一種對抗量子攻擊的防護方案，可增強數字社會關鍵信息基礎設施的可信度。 小米
|