אקראיות מושלמת לא אפשרית – תובנה המובילה לשיטת הצפנה חדשה

אקראיות מושלמת לא אפשרית – תובנה המובילה לשיטת הצפנה חדשה

רצפים של מספרים אקראיים הם מרכיבים חשובים במשימות רבות בחיים המודרניים בייחוד בתקשורת מאובטחת. במחקר חדש חוקרים קבעו כי יצירת רצפים של מספרים אקראיים אמיתיים, באופן קוונטי או קלאסי, היא משימה בלתי אפשרית. בהסתמך על ממצאים אלו, הם הראו שיטה חדשה לתקשורת מאובטחת מסווגת.

ההגדרה המתמטית של רצף ביטים אקראי פשוטה כל כך עד כי היא יכולה להיכתב במשפט אחד: רצף של ביטים, שהביט הבא בו שווה ל-0 או ל-1 בהסתברות שווה, ללא תלות בביט הקודם. למרות ההגדרה הפשוטה, התהליך הפרקטי להערכת אקראיות של רצף הוא מסובך בהרבה, אך קריטי, לדוגמה בתקשורת מאובטחת, בה מידע חייב להיות מעורבב על מנת למנוע מהאקרים לנחש את רצף הביטים.

במאמר שפורסם היום בעיתון Europhysics Letters חוקרים מאוניברסיטת בר אילן מראים כי רצף ביטים ארוך, שסווג כאקראי ע"י סוללת מבחני אקראיות המאושררת על ידי הרשויות של ארה"ב, הוא רחוק מלהיות אקראי באמת. עבודתם מראה כי ניתן להטמיע באופן שיטתי אחוז גדול של ביטים לא אקראיים בתוך הרצף, מבלי לפגוע בסיווגו כרצף אקראי. תגלית זו מובילה לשיטה חדשה לתקשורת מסווגת מאובטחת, בה אפילו עצם קיום התקשורת מוסתרת.

"נקודת המבט המדעית והטכנולוגית העכשיווית היא שרק תהליך פיסיקלי לא דטרמיניסטי יכול לייצר ביטים אקראיים באמת, שמסווגים כך ע"י מאות מבחנים סטטיסטים מקיפים", אומר מוביל המחקר, פרופסור עדו קנטר, שקבוצת המחקר שלו כוללת את שירה סרדי, חרות אוזן, שירי אוטמזגין, ד"ר יערה אביעד ופרופסור מיכאל רוזנבלו.

"אנו מציעים אסטרטגיה הפוכה, שלא נבדקה בעבר. מטרת האסטרטגיה שלנו היא לשערך את כמות המידע שניתן להטמיע באופן שיטתי ברצף שסווג כאקראי, מבלי לפגוע בסיווגו כאקראי", אומרות תלמידות הדוקטורט שירה סרדי וחרות אוזן, התורמות העיקריות למחקר זה. אסטרטגיה מציעה שיטה חדשה למערכת קריפטוגרפית בה עצם קיום התקשורת מוסתר.

"בהתאם לעקרונות הבסיסיים של פיסיקה קוונטית, האקראיות של רצף ביטים קוונטי אמורה להיות מושלמת. בפועל, לעומת זאת, האקראיות המושלמת נפגמת מכשלים ניסויים" אומר פרופסור קנטר, "לכן, רצף המיוצר ע"י תהליך קוונטי בסופו של דבר צריך להבחן ע"י אותם מבחנים סטטיסטיים כמו של תהליך פיסיקלי קלאסי. הממצא החדש מלמד גם על אקראיות מוגבלת של רצפים המיוצרים ע"י תהליכים קוונטים".

נקודת המבט החדשה המוצגת במאמר זה קוראת להערכה מחדש של ההגדרה הכמותית למדידת אקראיות ברצף קוונטי או קלאסי, כמו גם היישום שלה לתקשורת מאובטחת בה התקשורת עצמה נסתרת, ולא תוכנה כפי שמקובל בהצפנה המקובלת כיום.

פרסומים בעולם: