Cryptografische systemen en informatiebeveiliging zijn afhankelijk van onvoorspelbare, onmanipuleerbare willekeurige bits die fysiek van aard zijn. Vooral in de context van private key-systemen die onvoorwaardelijke beveiliging mogelijk maken via "one-time-pad"-cryptografie, bepaalt de real-time generatiesnelheid van fysieke willekeurige bits kritisch de veilige communicatiesnelheid.

Optische chaos biedt een betrouwbare manier om snelle en realtime willekeurige bits te genereren, vanwege de hoge bandbreedte en grote amplitudeschommelingen. De meeste willekeurige bitgeneratoren die zijn gebaseerd op optische chaos voeren hun kwantisering in het elektrische domein uit met behulp van elektrische analoog-naar-digitaalomzetters, dus een elektronisch knelpunt beperkt momenteel hun realtime-snelheden. De grote kloof tussen de fysieke willekeurige bitgeneratiesnelheden en moderne communicatiesnelheden is een fundamentele zwakte van deze beveiligingssystemen.

Zoals gemeld in Geavanceerde fotonica , heeft een internationaal team van onderzoekers uit China en het VK onlangs een nieuwe, volledig optische random bit generation (RBG) -methode voorgesteld en experimenteel gedemonstreerd. Chaotische pulsen worden gekwantiseerd tot een fysieke willekeurige bitstroom in het optische domein door middel van een lengte van zeer niet-lineaire vezel. In het proof-of-concept-experiment hebben ze met succes een willekeurige bitstroom van 10 Gb/s gegenereerd in een enkel kanaal.

Het team merkt op dat de huidige snelheid van 10 Gb/s alleen wordt beperkt door de aangenomen chaos-bandbreedte. Hun schema kan mogelijk werken met veel hogere snelheden dan 100 Gb/s als de bandbreedte van de chaotische entropiebron voldoende is, aangezien de Kerr-niet-lineariteit van silicavezel met een ultrasnelle respons van enkele femtoseconden wordt benut voor het samenstellen van het belangrijkste onderdeel van kwantiseringslaser chaos.

Volledig optische RBG kan de snelheidsbeperking van elektronische signaalverwerking effectief omzeilen. Voor toekomstige toepassingen kunnen elektrische circuits uiteindelijk volledig worden vervangen door uitsluitend optische apparaten vanwege de praktische voordelen van fotonen. + Verder verkennen

0,75 Gbit/s sleuteldistributie met mode-shift keying chaos-synchronisatie