你每天手机转账、扫码、发微信,背后全靠一串猜不到的数字撑着。
这串数字一旦被猜中,钱和聊天记录等于大门敞开。
最近美国莱斯大学物理团队,联合东南大学物理学院院长董帅,在《物理评论快报》扔出新方案:新材料蓝图,能把这种数字生成速度提高几千倍,信号还更清楚。
保命数字
先说这串数字:真随机数。
多数电脑生成的随机数,其实是算出来的,叫伪随机。别人拿到算法,就能倒推。
真随机数从物理世界抓:比如微小磁体自己乱跳,跳哪个方向没人能预测。
卡在慢
问题在“跳”。
老器件让磁体翻身,一秒翻不了100次。想快就得加外力,一加外力信号就糊。读出来全是“可能吧”,不是清楚的是或不是。
就像让人快速举手,举得越快,你越看不清他到底举没举。
跷跷板
莱斯大学这次没硬逼磁体翻。
它先动电,让电和磁像跷跷板互相推,再顺势完成翻转。
绕一下,能量少近三分之二,磁信号还完整。
结果:翻转从每秒不到100次,冲到每秒40多万次;每秒生成上百万个随机比特。通过美国NIST随机性测试,这是行业金牌标准。
更关键,跷跷板始终50对50,不偏,随机性干净。
安全底层
十年前可能是。今天不是。
全球芯片竞争,已经从“谁把晶体管做小”,打到“谁把安全做进芯片底层”。
美国:莱斯大学背后是美国国家科学基金会长期支持。方向明确,未来加密不靠软件补丁,靠材料本身。
欧洲:欧盟芯片法案砸几百亿欧元,重点就是安全芯片、低功耗计算。德国、法国多个研究所压注铁电、磁性材料。
日本:索尼、东芝在物理不可克隆函数上积累很深,那是另一种硬件指纹,跟真随机数算孪生兄弟。
中国并跑
再往前,中国量子随机数走得更靠前。中科大潘建伟团队、国盾量子,早把量子随机数发生器做到商用,银行和政务系统已经在用。
但“用一块普通芯片生成真随机数”这条路,我们跟美国基本并跑。清华、北大、中科院微电子所都有团队做铁电存储和磁电耦合器件,差的是从理论到流片那一步。
说实在话,莱斯大学这次还是理论模型,材料叫钛锗硒,二维材料。离装进你手机,还有硬件坎。
但方向清楚了:谁先做出这种跷跷板材料,做稳、做便宜,谁就攥住下一代安全芯片的钥匙。
不只0和1
这种材料不只能表示0和1,还能同时稳定在四种状态。一个拇指盖大的器件,能干过去好几个晶体管的活。
两个单元连起来,普通芯片就能模拟量子计算“同时试多种可能”的路子。
这意味着未来打仗,不光是导弹航母,还是计算和加密体系谁更难破。
你的通信、指令、卫星链路,底层都靠这些看不见的随机数撑着。
署名栏里,已经有中国人。
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