Збірник наукових праць Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
2026 рік Том 24, Випуск 1
Завантажити повну версію статті (PDF) Відкритий доступ

Т. О. ГОРЕЛІКОВА

Запорізький національний університет, вул. Університетська, 66, 69011 Запоріжжя, Україна

Розробка пристрою для одержання високої ентропії з фотонного шуму у криптографічних застосуваннях

53–64 (2026)

PACS numbers: 03.67.-a, 03.67.Dd, 05.40.Ca, 07.05.Tp, 89.20.Bb, 89.20.Ff, 89.70.Cf

Отримано 2 жовтня 2025 р.

Робота стосується розробки прототипу квантового генератора випадкових чисел, що долає фундаментальні обмеження традиційних методів. На відміну від псевдовипадкових генераторів, які покладаються на обчислювальну складність, і класичних апаратних генераторів, схильних до зовнішніх впливів, запропонований пристрій базується на онтологічній природі випадковости мікросвіту. Джерелом ентропії є дробовий шум, що виникає внаслідок дискретної природи проходження зарядів у фотодетекторі. Такий підхід ґарантує непередбачуваність, що є основою для формування стійких криптографічних ключів і цифрових підписів. Представлений пристрій є комплексним апаратно-програмним рішенням. Ця розробка пропонує ефективне та надійне джерело ентропії для інтеграції у сучасні системи безпеки, забезпечуючи стійкість до атак, які використовують слабкість генераторів випадкових чисел.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: квантовий генератор випадкових чисел, істинна ентропія, дробовий шум, криптографічна стійкість, фон Нейманів алгоритм, апаратний захист інформації, системи безпеки

Цитування:
T. O. Horelikova, Development of a Device for Obtaining High Entropy from Photon Noise in Cryptographic Applications, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 24, No. 1: 53–64 (2026); https://doi.org/10.15407/nnn.24.01.0053
ЛІТЕРАТУРА
  1. T. O. Horelikova and S. V. Choporov, Int. J. Comput. Appl. Math. Comput. Sci., 2024: 54 (2024); https://doi.org/10.1007/ijcams.2024.54
  2. T. O. Horelikova, Proc. All-Ukrainian Sci.-Pract. Conf. Students, Postgraduates and Young Scientists 'Existential Challenges of Education, Science, Security and Health in Modern Conditions: Research by Young Scientists' (December 12, 2024, Odesa), 41, p. 89 (in Ukrainian).
  3. L.-Y. Deng, N. Kumar, H. H.-S. Lu, and C.-C. Yang, Random Number Generators for Computer Simulation and Cyber Security: Design, Search, Theory, and Application (Cham: Springer: 2025); https://doi.org/10.1007/978-3-031-76722-7
  4. J.-P. Aumasson, Serious Cryptography (San Francisco: No Starch Press: 2024).
  5. T. Lugrin, Random Number Generator. Trends in Data Protection and Encryption Technologies (Eds. V. Mulder, A. Mermoud, V. Lenders, and B. Tellenbach) (Cham: Springer: 2023), p. 31; https://doi.org/10.1007/978-3-031-33386-6
  6. H. Ravichandran, D. Sen, A. Wali, T. F. Schranghamer, N. Trainor, B. Ray, and S. Das, ACS Nano, 17, No. 17: 16817 (2023); https://doi.org/10.1021/acsnano.3c03581
  7. D. Johnston, Random Number Generators-Principles and Practices: A Guide for Engineers and Programmers (Berlin: Walter de Gruyter: 2018); https://doi.org/10.1515/9781501506062
  8. C. Kollmitzer, S. Schauer, S. Rass, and B. Rainer, Quantum Random Number Generation: Theory and Practice (Cham: Springer: 2020); https://doi.org/10.1007/978-3-319-72596-3
  9. M. Orszag, Quantum Optics: Including Noise Reduction, Trapped Ions, Quantum Trajectories, and Decoherence (Cham: Springer: 2024); https://doi.org/10.1007/978-3-031-54853-6
  10. Douglas Cenzer and Christopher P. Porter, Computability, 12, No. 1: 1 (2023); https://doi.org/10.3233/COM-210343
  11. Quantum Probability and Randomness (Eds. A. Khrennikov and K. Svozil) (Basel: MDPI Books: 2019); https://doi.org/10.3390/books978-3-03897-715-5