Przełomowa kwantowa technologia generowania liczb losowych z WAT: Szczegółowa analiza i perspektywy

Wprowadzenie do Kwantowej Losowości

W dzisiejszym zaawansowanym technologicznie świecie, prawdziwie losowe liczby stanowią fundament wielu kluczowych dziedzin. Od zabezpieczania komunikacji poprzez kryptografię aż po przeprowadzanie złożonych symulacji naukowych i inżynierskich , generowanie nieprzewidywalnych sekwencji danych jest niezbędne. Losowość odgrywa również istotną rolę w grach losowych , w sektorze finansowym , gdzie zapewnia unikalność transakcji, oraz w badaniach statystycznych. W kryptografii, siła klucza szyfrującego jest bezpośrednio związana z jakością i stopniem losowości użytym do jego wygenerowania . Im wyższa entropia źródła losowego, tym trudniejszy do złamania staje się klucz. Prawdziwa losowość jest zatem kluczowym elementem zapewniającym bezpieczeństwo w cyberprzestrzeni, wzmacniając algorytmy szyfrujące i chroniąc integralność przesyłanych oraz przechowywanych danych . Zapotrzebowanie na generatory liczb losowych o wysokiej jakości i nieprzewidywalności stale rośnie, co jest bezpośrednio powiązane z postępem technologicznym i coraz większym znaczeniem bezpieczeństwa informacji. Wraz z dynamicznym przenoszeniem coraz większej liczby aspektów naszego życia do sfery cyfrowej, ilość generowanych i przesyłanych danych nieustannie wzrasta. Ochrona tych danych przed nieautoryzowanym dostępem i manipulacją staje się priorytetem, a prawdziwa losowość jest nieodzownym narzędziem do skutecznego szyfrowania i zabezpieczania przed różnego rodzaju atakami.  

Tradycyjne metody generowania liczb losowych w systemach komputerowych opierają się na tak zwanych pseudolosowych generatorach liczb (PRNG). PRNG wykorzystują deterministyczne algorytmy matematyczne , które na podstawie określonego ziarna (wartości początkowej) generują sekwencje liczb, które na pierwszy rzut oka wydają się losowe. Jednakże, z uwagi na ich algorytmiczną naturę, wyjście PRNG jest w pełni przewidywalne, pod warunkiem poznania algorytmu i ziarna . Chociaż PRNG są powszechnie stosowane ze względu na ich niskie koszty implementacji i wydajność, ich deterministyczność stanowi istotne ograniczenie, zwłaszcza w kontekście zastosowań kryptograficznych i innych dziedzin wymagających wysokiego poziomu nieprzewidywalności . Deterministyczność PRNG oznacza, że generowane sekwencje liczb losowych powtarzają się po pewnym czasie . W sytuacji, gdy potencjalny atakujący pozna zastosowany algorytm oraz wartość ziarna, może z łatwością przewidzieć całą sekwencję generowanych liczb, co w konsekwencji prowadzi do kompromitacji bezpieczeństwa systemów opartych na tych generatorach.  

W odpowiedzi na ograniczenia klasycznych generatorów pseudolosowych, naukowcy i inżynierowie zwrócili się ku fundamentalnym zasadom mechaniki kwantowej. Kwantowe generatory liczb losowych (QRNG) wykorzystują inherentną i niepodważalną nieprzewidywalność zjawisk kwantowych do generowania prawdziwie losowych liczb . W przeciwieństwie do PRNG, które opierają się na przewidywalnych algorytmach, QRNG czerpią swoją losowość z natury, z fundamentalnych praw fizyki kwantowej. Przykładem takiego zjawiska, wykorzystywanego między innymi w przełomowej technologii opracowanej przez Wojskową Akademię Techniczną (WAT), jest losowy wybór drogi przez foton w sprzęgaczu światłowodowym . Inne powszechnie wykorzystywane zjawiska kwantowe to czas przybycia fotonów, efekt tunelowania elektronów, fluktuacje kwantowe próżni , a także zasady superpozycji i splątania kwantowego . Co więcej, sam akt pomiaru kubitu znajdującego się w stanie superpozycji jest procesem probabilistycznym, a jego wynik jest z definicji prawdziwie losowy . Mechanika kwantowa oferuje zatem fundamentalnie nieprzewidywalne źródło losowości, co sprawia, że QRNG są znacznie bezpieczniejszą alternatywą dla tradycyjnych PRNG, zwłaszcza w zastosowaniach krytycznych z punktu widzenia bezpieczeństwa.  

W dziedzinie kwantowego generowania liczb losowych istnieje wiele różnych podejść technologicznych. Możemy wyróżnić między innymi QRNG sprzętowe, które dokonują bezpośredniego pomiaru zjawisk kwantowych, optyczne QRNG, które wykorzystują zasady optyki kwantowej, chipowe QRNG, które integrują elementy kwantowe w układach scalonych, oraz programowe QRNG, które opierają się na kwantowym ziarnie losowości . Jednym z popularniejszych podejść są fotoniczne QRNG, które wykorzystują różnorodne elementy optyczne, takie jak rozdzielacze wiązki światła (beam splitters) . Inne technologie opierają się na pomiarze fluktuacji kwantowych próżni lub wykorzystują diody laserowe jako źródło losowości . Różnorodność tych podejść świadczy o intensywności prowadzonych badań i dynamicznym rozwoju tej obiecującej dziedziny. Każda z tych technologii posiada swoje unikalne zalety i wady, które dotyczą między innymi szybkości generowania liczb losowych, kosztów implementacji, rozmiarów urządzenia oraz osiąganego poziomu bezpieczeństwa. Nieustanne poszukiwanie optymalnych rozwiązań w zakresie kwantowego generowania losowości prowadzi do ciągłego rozwoju i doskonalenia istniejących oraz tworzenia nowych technologii.

Innowacyjny Kwantowy Generator Liczb Losowych z WAT

Artykuł opublikowany na stronie Wojska Polskiego opisuje przełomową technologię kwantową opracowaną przez zespół naukowców z Instytutu Optoelektroniki Wojskowej Akademii Technicznej (WAT) w Polsce . Ich innowacyjne na skalę światową urządzenie to kwantowy sprzętowy generator liczb losowych. Fakt, że WAT stał się znaczącym ośrodkiem w dziedzinie kwantowych generatorów liczb losowych, opracowując unikalną technologię, świadczy o wysokim poziomie polskiej nauki i jej potencjale w tej dynamicznie rozwijającej się dziedzinie.

Podstawową zasadą działania generatora opracowanego przez WAT jest wykorzystanie zjawisk kwantowych, a konkretnie losowego wyboru drogi przez pojedynczy foton w sprzęgaczu światłowodowym . To unikalne podejście do generowania losowości poprzez manipulację ścieżką fotonu w strukturze światłowodowej jest innowacyjne i zasługuje na szczegółowe omówienie. Zrozumienie tego mechanizmu jest kluczowe dla oceny jakości i bezpieczeństwa generowanych liczb losowych. Wykorzystanie sprzęgacza światłowodowego do indukowania losowego zachowania fotonu i przekształcania go w sekwencję bitów 0 i 1 stanowi kwantowy proces, który jest inherentnie losowy ze względu na naturę mechaniki kwantowej.

Urządzenie z WAT działa w trybie czysto kwantowym, co oznacza, że impuls laserowy emitujący fotony jest tłumiony do poziomu poniżej pojedynczego fotonu . Następnie ten pojedynczy foton w sposób losowy wybiera jedną z dróg w sprzęgaczu światłowodowym. Na podstawie tego, który z detektorów zareaguje na obecność fotonu, generowany jest bit o wartości 0 lub 1. Praca w reżimie pojedynczych fotonów jest niezwykle istotna dla zapewnienia kwantowej natury generowanej losowości. Tłumienie wiązki światła do poziomu pojedynczych fotonów minimalizuje ryzyko wystąpienia deterministycznych efektów, które mogłyby pojawić się przy większej liczbie fotonów, co dodatkowo podkreśla kwantowy charakter całego procesu generowania liczb losowych.  

Kluczowym aspektem generatora liczb losowych z WAT jest jego autonomiczność oraz wysoki poziom bezpieczeństwa . Urządzenie zostało w całości zaprojektowane i wykonane w WAT, co ma fundamentalne znaczenie dla bezpieczeństwa użytkowania, zwłaszcza w kontekście zastosowań wojskowych i rządowych. Generator posiada własne dedykowane oprogramowanie, zaawansowaną elektronikę oraz procesor FPGA, co zapewnia jego niezależność od zewnętrznych, potencjalnie niebezpiecznych komponentów. Ta autonomiczność minimalizuje ryzyko wystąpienia tzw. „tylnych drzwi” (backdoors) lub innych luk bezpieczeństwa, co jest szczególnie ważne w zastosowaniach o najwyższych wymaganiach w zakresie ochrony danych.  

Projekt stworzenia tego innowacyjnego generatora został zrealizowany w ramach szerokiego konsorcjum, w którym Wojskowa Akademia Techniczna pełniła rolę lidera. Partnerami projektu były renomowane polskie firmy: TELDAT oraz NASK Państwowy Instytut Badawczy . WAT odpowiadał za opracowanie samej koncepcji urządzenia oraz jego fizyczne wykonanie. Firma TELDAT była odpowiedzialna za zaprojektowanie i wyprodukowanie kluczowych elementów elektronicznych wchodzących w skład generatora . Z kolei NASK Państwowy Instytut Badawczy zajmuje się testowaniem gotowego rozwiązania . Projekt ten, o nazwie „Optyczne technologie kryptologii kwantowej dla ochrony danych w sieciach telekomunikacyjnych” , skupia się na wykorzystaniu unikalnych właściwości kwantowych do zapewnienia najwyższego poziomu bezpieczeństwa w komunikacji. Warto również wspomnieć, że ten sam zespół opracował System Modularnych Optycznych Układów Kryptografii Kwantowej (OptoKrypt) , który również wykorzystuje kwantowy generator liczb losowych z WAT. Ta owocna współpraca między środowiskiem naukowym a przemysłem w Polsce jest kluczowa dla dalszego rozwoju i skutecznej komercjalizacji zaawansowanych technologii kwantowych. Połączenie specjalistycznej wiedzy naukowej WAT, bogatego doświadczenia firmy TELDAT w dziedzinie elektroniki oraz unikalnych kompetencji NASK w zakresie bezpieczeństwa sieciowego umożliwiło stworzenie kompleksowego i wysoce innowacyjnego rozwiązania w dziedzinie kwantowego generowania losowości i kryptografii. Projekt OptoKrypt stanowi doskonały przykład praktycznego zastosowania tej synergii w celu zwiększenia bezpieczeństwa strategicznej komunikacji.  

Istotnym aspektem technologii WAT jest jej zgodność z normą AIS 31 dotyczącą fizycznych generatorów liczb losowych . Norma ta, opracowana przez niemiecki Federalny Urząd Bezpieczeństwa Informacji (BSI), jest jednym z najbardziej rygorystycznych standardów na świecie w zakresie oceny i certyfikacji generatorów liczb losowych, szczególnie tych przeznaczonych do zastosowań kryptograficznych . Fakt, że generator z WAT został zaprojektowany i wykonany zgodnie z tą normą, a uzyskana wartość entropii wielokrotnie przewyższa jej wymagania, świadczy o bardzo wysokiej klasie losowości generowanych sekwencji bitów . Zgodność z AIS 31 oraz osiągnięcie tak wysokiego poziomu entropii stanowią kluczowy atut tego urządzenia, znacząco podnosząc jego wiarygodność i potencjał komercyjny, zwłaszcza w sektorach o szczególnie wysokich wymaganiach regulacyjnych, takich jak finanse i wojsko. Norma AIS 31 definiuje różne klasy funkcjonalności dla generatorów liczb losowych, w tym deterministyczne (DRNG), fizyczne prawdziwe (PTRNG) i niefizyczne prawdziwe (NPTRNG), oraz precyzyjnie określa wymagania bezpieczeństwa, które każdy generator musi spełnić, aby uzyskać odpowiedni certyfikat.

Światowy Przegląd Technologii Kwantowych Generatorów Liczb Losowych

Na świecie istnieje wiele różnych technologii kwantowych generatorów liczb losowych (QRNG), które wykorzystują różnorodne fundamentalne zjawiska kwantowe. Jednym z najpopularniejszych typów są QRNG fotoniczne, które opierają się na unikalnych właściwościach fotonów, takich jak ich polaryzacja , faza czy liczba . Inne podejście polega na wykorzystaniu efektu tunelowania elektronów lub pomiarze fluktuacji kwantowych próżni . Niektóre technologie mierzą czas przybycia pojedynczych fotonów , a jeszcze inne wykorzystują naturalny proces rozpadu radioaktywnego jako źródło prawdziwej losowości . Różnorodność tych podejść technologicznych świadczy o dojrzałości tej dziedziny oraz o trwających intensywnych badaniach nad doskonaleniem istniejących i poszukiwaniem nowych metod generowania kwantowej losowości .   Technologia kwantowego generatora liczb losowych opracowana przez WAT, oparta na losowym wyborze drogi fotonu w sprzęgaczu światłowodowym, stanowi unikalne podejście w porównaniu z wiodącymi rozwiązaniami globalnymi oferowanymi przez takie firmy jak ID Quantique, Quside czy Australian National University (ANU) . ID Quantique, będący pionierem w dziedzinie QRNG, oferuje szeroką gamę komercyjnych rozwiązań, w tym zaawansowane chipy QRNG posiadające prestiżowe certyfikaty NIST oraz BSI AIS 31 PTG.3 . Ich technologia opiera się na wykorzystaniu prostych, fundamentalnych procesów fizyki kwantowej . Z kolei firma Quside specjalizuje się w technologii generowania losowości opartej na fazowej dyfuzji w laserach półprzewodnikowych, osiągając imponujące prędkości generowania liczb losowych rzędu gigabitów na sekundę . Australian National University (ANU) podjęło unikalną inicjatywę udostępniania publicznie prawdziwych liczb losowych generowanych w czasie rzeczywistym poprzez precyzyjny pomiar fluktuacji kwantowych próżni . Na rynku istnieją również inne znaczące podmioty, takie jak Quantinuum, które oferuje innowacyjne programowe rozwiązania QRNG, oraz Qrypt, które koncentruje się na rozwoju QRNG dedykowanych dla zastosowań w kryptografii . Fakt, że technologia WAT wykorzystuje sprzęgacz światłowodowy do generowania losowości, odróżnia ją od podejść stosowanych przez te wiodące firmy, co sugeruje, że może ona posiadać unikalne zalety lub być szczególnie dobrze dopasowana do określonych nisz rynkowych.   Aby lepiej zrozumieć specyfikę technologii WAT, warto przyjrzeć się bliżej zasadom działania wybranych konkurencyjnych rozwiązań . Na przykład, ID Quantique w swoich generatorach wykorzystuje między innymi pomiar czasu przybycia pojedynczych fotonów lub zjawisko tunelowania kwantowego . Technologia Quside opiera się na precyzyjnym wzmocnieniu spontanicznej emisji w specjalnie zaprojektowanych laserach półprzewodnikowych oraz na dokładnym pomiarze powstałych fluktuacji fazy światła . Z kolei generator ANU mierzy subtelne fluktuacje kwantowe próżni za pomocą zaawansowanego detektora homodynowego . Każda z tych technologii QRNG wykorzystuje inne fundamentalne zjawisko z zakresu mechaniki kwantowej, co w naturalny sposób wpływa na charakterystykę generowanych liczb losowych oraz na ich potencjalne obszary zastosowań. Szczegółowe zrozumienie zasad działania tych konkurencyjnych technologii jest niezbędne, aby w pełni docenić innowacyjność i potencjał rozwiązania opracowanego przez Wojskową Akademię Techniczną.   Aby ułatwić czytelnikom zrozumienie różnic i podobieństw między technologią WAT a innymi wiodącymi rozwiązaniami QRNG dostępnymi na świecie, poniżej przedstawiono tabelę porównawczą kluczowych parametrów.

Potencjalne Zastosowania Kwantowego Generatora Liczb Losowych z WAT

Kwantowy generator liczb losowych opracowany przez WAT posiada szerokie spektrum potencjalnych zastosowań, obejmujące kluczowe sektory gospodarki i bezpieczeństwa. W obszarze wojska i bezpieczeństwa narodowego, urządzenie to może znaleźć zastosowanie w systemach dystrybucji klucza kwantowego (QKD) , kryptografii wojskowej oraz w zapewnieniu bezpiecznej komunikacji . Systemy QKD, wykorzystujące generator WAT, oferują teoretycznie niepodważalne bezpieczeństwo wymiany kluczy kryptograficznych, które są odporne na próby podsłuchu . Szczególnie istotna w kontekście zastosowań wojskowych jest autonomiczność urządzenia WAT, która gwarantuje niezależność i zwiększa poziom bezpieczeństwa operacyjnego . Projekt OptoKrypt, w którym WAT odgrywa kluczową rolę, jest bezpośrednio ukierunkowany na rozwój i implementację technologii QKD w celu ochrony strategicznych danych państwowych .  

W sektorze finansowym i bankowym, kwantowy generator liczb losowych z WAT może być wykorzystywany do zabezpieczania transakcji online oraz do generowania wysoce bezpiecznych kluczy kryptograficznych . Instytucje finansowe, ze względu na ogromną ilość przetwarzanych wrażliwych danych i realizowanych transakcji, mają niezwykle wysokie wymagania dotyczące bezpieczeństwa cyfrowego i stanowią naturalny rynek dla technologii QRNG. Prawdziwie losowe liczby są niezbędne do tworzenia silnych kluczy szyfrujących, które chronią przed nieautoryzowanym dostępem do kont, danych osobowych oraz informacji finansowych podczas transakcji online i korzystania z bankowości elektronicznej .  

W obszarze telekomunikacji i centrów danych, generator WAT może przyczynić się do ochrony infrastruktury krytycznej oraz do wzmocnienia stosowanych algorytmów szyfrujących . Operatorzy telekomunikacyjni i właściciele centrów danych odpowiadają za przechowywanie i przesyłanie ogromnych ilości informacji, co czyni ich kluczowymi podmiotami w dziedzinie cyberbezpieczeństwa. Wykorzystanie prawdziwie losowych liczb generowanych przez urządzenie z WAT może znacząco podnieść poziom bezpieczeństwa tej infrastruktury, chroniąc przed coraz bardziej zaawansowanymi cyberatakami .  

W dziedzinie informatyki i symulacji, generator WAT może być wykorzystywany do generowania prawdziwie losowych danych niezbędnych do modelowania stochastycznego oraz do zaawansowanego testowania algorytmów . W wielu dziedzinach nauki i inżynierii, dokładne symulacje komputerowe, takie jak te oparte na metodzie Monte Carlo, wymagają dostępu do wysokiej jakości losowych danych. Prawdziwa losowość jest również niezwykle istotna w procesie testowania algorytmów kryptograficznych oraz innych algorytmów, których działanie opiera się na założeniu nieprzewidywalności danych wejściowych.  

Generator liczb losowych z WAT może również znaleźć zastosowanie w branży gier losowych i loterii, gdzie kluczowe jest zapewnienie uczciwości i całkowitej nieprzewidywalności wyników . Wykorzystanie prawdziwie losowych liczb jest fundamentalne dla utrzymania zaufania graczy i gwarantuje, że wyniki gier nie są w żaden sposób manipulowane.  

Oprócz wymienionych obszarów, technologia WAT ma potencjał do wykorzystania w wielu innych dziedzinach, takich jak bezpieczny druk dokumentów oraz w zaawansowanych badaniach statystycznych . Wszędzie tam, gdzie istnieje zapotrzebowanie na nieprzewidywalność i brak jakichkolwiek wzorców w generowanych danych, kwantowe generatory liczb losowych, takie jak urządzenie z WAT, mogą znaleźć cenne zastosowanie.

Wyzwania i Ograniczenia Rozwoju i Implementacji Technologii WAT

Pomimo obiecujących perspektyw, rozwój i implementacja kwantowego generatora liczb losowych z WAT wiążą się z pewnymi wyzwaniami i ograniczeniami. Skalowanie technologii kwantowych do poziomu masowej produkcji oraz miniaturyzacja urządzeń kwantowych stanowią złożone wyzwania inżynieryjne . Niektóre technologie QRNG, w szczególności te oparte na optyce, mogą wymagać bardzo precyzyjnej kalibracji i regularnej konserwacji . Przejście od zaawansowanego prototypu laboratoryjnego do w pełni funkcjonalnego i komercyjnie dostępnego produktu wymaga pokonania wielu znaczących barier technologicznych.  

Koszty produkcji zaawansowanych urządzeń kwantowych mogą być stosunkowo wysokie, co potencjalnie ogranicza ich powszechne zastosowanie na szeroką skalę. Komercjalizacja technologii WAT będzie w dużej mierze zależeć od jej konkurencyjności cenowej w porównaniu z innymi dostępnymi na rynku rozwiązaniami QRNG oraz tradycyjnymi generatorami pseudolosowymi (PRNG) . Opłacalność i przystępność cenowa będą kluczowymi czynnikami, które zadecydują o sukcesie rynkowym generatora WAT. Potencjalni użytkownicy będą dokładnie analizować stosunek kosztów do korzyści wynikających z wdrożenia technologii QRNG w porównaniu z tradycyjnymi metodami generowania liczb losowych.  

Uzyskanie odpowiednich certyfikatów bezpieczeństwa, takich jak rygorystyczna norma AIS 31, jest absolutnie kluczowe dla zastosowań w sektorach podlegających ścisłym regulacjom prawnym, takich jak sektor finansowy i wojsko. Proces certyfikacji może być jednak czasochłonny i generować dodatkowe koszty . Niemniej jednak, spełnienie rygorystycznych wymagań certyfikacyjnych jest niezbędne do zbudowania zaufania potencjalnych klientów i skutecznego wejścia na kluczowe rynki. Certyfikaty wydawane przez niezależne instytucje potwierdzają wysoką jakość i bezpieczeństwo generatora, co jest szczególnie istotne w zastosowaniach, gdzie losowość odgrywa krytyczną rolę.  

Chociaż kwantowe generatory liczb losowych są z natury uważane za bezpieczniejsze od generatorów pseudolosowych, nadal istnieje potrzeba ciągłej analizy ich odporności na potencjalne ataki oraz próby przewidywania generowanych sekwencji liczb . Nawet w przypadku systemów kwantowych mogą wystąpić pewne niedoskonałości lub próby zewnętrznej ingerencji. Dlatego też, ciągłe monitorowanie losowości generowanych ciągów bitów, jak ma to miejsce w przypadku generatora WAT , jest niezwykle ważne dla szybkiego wykrywania wszelkich potencjalnych anomalii i utrzymania wysokiego poziomu bezpieczeństwa.  

Ostatnim, ale nie mniej istotnym wyzwaniem jest integracja kwantowego generatora liczb losowych z istniejącymi systemami i infrastrukturą informatyczną. Wdrożenie nowej technologii w już działających środowiskach może wymagać znaczących dostosowań i nakładów pracy. Na szczęście, generator WAT został zaprojektowany z myślą o kompatybilności z różnymi interfejsami telekomunikacyjnymi , co z pewnością ułatwi jego integrację z istniejącą infrastrukturą telekomunikacyjną i sieciową. Łatwość integracji jest ważnym czynnikiem decydującym o wyborze konkretnej technologii QRNG przez firmy i organizacje. Preferują one rozwiązania, które można stosunkowo prosto i bez generowania nadmiernych kosztów wdrożyć w ich obecnych systemach.

Przyszłość Kwantowych Generatorów Liczb Losowych w Polsce i na Świecie

Projekt Optokrypt oraz ścisła współpraca Wojskowej Akademii Technicznej z NASK i firmą TELDAT odgrywają kluczową rolę w rozwoju technologii kwantowych w Polsce . Projekt ten przyczynia się do budowania niezbędnych kompetencji oraz rozwijania infrastruktury w zakresie zaawansowanych technologii kwantowych w naszym kraju . Polska aktywnie uczestniczy również w paneuropejskiej inicjatywie EuroQCI, której celem jest stworzenie bezpiecznej infrastruktury komunikacji kwantowej na terenie Unii Europejskiej . WAT, TELDAT i NASK odgrywają w tych inicjatywach istotną rolę, przyczyniając się do umacniania pozycji Polski jako ważnego gracza na mapie światowych technologii kwantowych . Co więcej, Polska posiada jedną z największych w Europie sieci wymiany klucza kwantowego, znaną jako Pionier-Q . Wszystkie te działania wskazują, że Polska ma znaczący potencjał, aby stać się ważnym ośrodkiem rozwoju i wdrażania technologii kwantowych w Europie.  

Perspektywy rozwoju rynku kwantowych generatorów liczb losowych są ściśle powiązane z rosnącym zagrożeniem cybernetycznym na całym świecie . Wraz z postępem w dziedzinie komputerów kwantowych, tradycyjne metody szyfrowania stają się coraz bardziej podatne na ataki . Kwantowe generatory liczb losowych oferują przyszłościowe rozwiązanie w zakresie generowania bezpiecznych kluczy kryptograficznych, które są odporne nawet na ataki ze strony zaawansowanych komputerów kwantowych . W związku z tym, można oczekiwać dynamicznego wzrostu rynku QRNG w odpowiedzi na pilną potrzebę wzmocnienia bezpieczeństwa cyfrowego w nadchodzącej erze post-kwantowej.  

Istnieje również znaczący potencjał synergii między kwantowymi generatorami liczb losowych a innymi rozwijającymi się technologiami kwantowymi, takimi jak komputery kwantowe i komunikacja kwantowa . QRNG stanowią kluczowy element systemów komunikacji kwantowej (QKD) , a prawdziwie losowe liczby mogą być również wykorzystywane w zaawansowanych algorytmach kwantowych . Integracja tych różnych technologii kwantowych może w przyszłości doprowadzić do powstania zupełnie nowych, przełomowych rozwiązań w dziedzinie informatyki i bezpieczeństwa.  

W szerszej perspektywie, powszechne wdrożenie kwantowych generatorów liczb losowych ma potencjał, aby znacząco podnieść ogólny poziom bezpieczeństwa cyfrowego na całym świecie, czyniąc systemy kryptograficzne znacznie bardziej odpornymi na różnego rodzaju ataki. Prawdziwa losowość jest i będzie stanowić fundament bezpiecznej komunikacji oraz skutecznej ochrony danych w przyszłości.

Podsumowanie i Wnioski

Przełomowa kwantowa technologia generowania liczb losowych opracowana przez Wojskową Akademię Techniczną stanowi znaczący krok naprzód w dziedzinie bezpieczeństwa cyfrowego. Wykorzystanie unikalnego podejścia opartego na sprzęgaczu światłowodowym oraz osiągnięcie zgodności z rygorystyczną normą AIS 31 podkreślają innowacyjność i potencjał tej technologii. Rozwój kwantowych generatorów liczb losowych jest niezwykle istotny w kontekście rosnących zagrożeń cybernetycznych, w tym potencjalnego zagrożenia ze strony komputerów kwantowych. Projekt Optokrypt oraz współpraca z NASK i TELDAT wzmacniają pozycję Polski jako ważnego ośrodka badań i rozwoju technologii kwantowych w Europie. Dalsze badania i rozwój w tej dziedzinie w Polsce mają kluczowe znaczenie dla zapewnienia bezpieczeństwa cyfrowego w przyszłości.

Cytowane prace:

1. What is a Quantum Random Number Generator (QRNG)? – Palo Alto Networks, otwierano: marca 23, 2025, https://www.paloaltonetworks.com/cyberpedia/what-is-a-quantum-random-number-generator-qrng
2. Quantum Random Number Generation (QRNG) – ID Quantique, otwierano: marca 23, 2025, https://www.idquantique.com/random-number-generation/overview/
3. Unlocking the power of true randomness with Cisco’s Quantum Random Number Generator, otwierano: marca 23, 2025, https://outshift.cisco.com/blog/unlocking-power-true-randomness-Cisco-quantum-random-number-generator
4. Web Based AIS31 Test Software For Random Number Generators – SETSCI Conference Proceedings, otwierano: marca 23, 2025, https://www.set-science.com/manage/uploads/ISMSIT2017_001/SETSCI_ISMSIT2017_001_0053.pdf
5. Quantum Random Number Generator (QRNG) – Explained – Quside, otwierano: marca 23, 2025, https://quside.com/quantum-random-number-generators-why-how-where/
6. Quantum Random Number Generation – NOREA, otwierano: marca 23, 2025, https://www.norea.nl/uploads/bfile/9564d55d-1d2f-420f-915a-cf01d0cba9d3
7. 100-Gbit/s Integrated Quantum Random Number Generator Based on Vacuum Fluctuations, otwierano: marca 23, 2025, https://link.aps.org/doi/10.1103/PRXQuantum.4.010330
8. High-speed source-device-independent quantum random number generator on a chip – Optica Publishing Group, otwierano: marca 23, 2025, https://opg.optica.org/opticaq/abstract.cfm?uri=opticaq-3-1-111
9. Przełomowa technologia kwantowa z WAT – Wojskowa Akademia …, otwierano: marca 23, 2025, https://www.wojsko-polskie.pl/wat/articles/nauka-i-technologia-4/przelomowa-technologia-kwantowa-z-wat/
10. Quantum Random Number Generator (QRNG) – Quantinuum, otwierano: marca 23, 2025, https://www.quantinuum.com/glossary-item/quantum-random-number-generator
11. ANU QRNG – Quantum random numbers, otwierano: marca 23, 2025, https://qrng.anu.edu.au/
12. Tutorial: Create a Quantum Random Number Generator – Azure Quantum | Microsoft Learn, otwierano: marca 23, 2025, https://learn.microsoft.com/en-us/azure/quantum/tutorial-qdk-quantum-random-number-generator
13. Quantum Random Number Generator – CamachoLab – BYU, otwierano: marca 23, 2025, https://camacholab.byu.edu/qrng
14. Encryption key generator based on passive optical elements – SPIE Digital Library – Conference Proceedings, otwierano: marca 23, 2025, https://proceedings.spiedigitallibrary.org/proceeding.aspx?doi=10.1117/12.2271044
15. Experimental realization of quantum random number generator – NASA ADS, otwierano: marca 23, 2025, https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2003SPIE.5259….7S/abstract
16. Experimental realization of quantum random number generator – SPIE Digital Library, otwierano: marca 23, 2025, https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/5259/1/Experimental-realization-of-quantum-random-number-generator/10.1117/12.545053.full
17. A quantum random number generator implementation with polarized photons | Emergent Scientist, otwierano: marca 23, 2025, https://emergent-scientist.edp-open.org/articles/emsci/full_html/2017/01/emsci170002/emsci170002.html
18. Compact Quantum Random Number Generator Based on a Laser Diode and a Hybrid Chip with Integrated Silicon Photonics – MDPI, otwierano: marca 23, 2025, https://www.mdpi.com/2304-6732/11/5/468
19. News I NASK SCIENCE, otwierano: marca 23, 2025, https://science.nask.pl/en/news/5489
20. www.juniper.net, otwierano: marca 23, 2025, https://www.juniper.net/content/dam/www/assets/case-studies/us/en/2023/nask-qkd-case-study.pdf
21. First Polish quantum-encrypted connection using QKD technology | Nicolaus Copernicus Superior School, otwierano: marca 23, 2025, https://www.sgmk.edu.pl/first-polish-quantum-encrypted-connection-using-qkd-technology/
22. Technology developed at the Military University of Technology is a breakthrough in strategic data exchange – Wojsko-Polskie.pl, otwierano: marca 23, 2025, https://www.wojsko-polskie.pl/wat/en/articles/muts-news/technology-developed-at-the-military-university-of-technology-is-a-breakthrough-in-strategic-data-exchange/
23. Random Number Generators – BSI, otwierano: marca 23, 2025, https://www.bsi.bund.de/dok/randomnumbergenerators
24. Synopsys True Random Number Generator for NIST SP 800-90c, otwierano: marca 23, 2025, https://www.synopsys.com/dw/ipdir.php?ds=security-random-number-generator-nist
25. Overview of AIS 20/31, otwierano: marca 23, 2025, https://csrc.nist.gov/csrc/media/Presentations/2023/overview-of-ais-2031/images-media/session-2-schindler-overview-of-ais-20-31.pdf
26. True Random Number Generator – Analog Noise Source | Thales Group, otwierano: marca 23, 2025, https://www.thalesgroup.com/en/market-specific-solutions/tss/system/true-random-number-generator-analog-noise-source
27. Quantis QRNG Product Certifications – ID Quantique, otwierano: marca 23, 2025, https://www.idquantique.com/random-number-generation/certifications/
28. Certification | ComScire, otwierano: marca 23, 2025, https://comscire.com/rng-certification/
29. Bridging the Gap between Standards on Random Number Generation: Comparison of SP 800-90 Series and AIS 20/31, otwierano: marca 23, 2025, https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/ir/2024/NIST.IR.8446.ipd.pdf
30. Random Number Generation – ID Quantique, otwierano: marca 23, 2025, https://www.idquantique.com/random-number-generation/
31. Photonic ternary quantum random number generators | Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences – Journals, otwierano: marca 23, 2025, https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspa.2022.0543
32. Super Quick QRNG Ground-Breaking Experiment – Quside, otwierano: marca 23, 2025, https://quside.com/super-quick-quantum-random-number-generators/
33. Unbiased All-Optical Random-Number Generator | Phys. Rev. X, otwierano: marca 23, 2025, https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevX.7.041050
34. High speed optical quantum random number generation – Optica Publishing Group, otwierano: marca 23, 2025, https://opg.optica.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-18-12-13029
35. Does QRNG generates True Random numbers? – Quantum Computing Stack Exchange, otwierano: marca 23, 2025, https://quantumcomputing.stackexchange.com/questions/18650/does-qrng-generates-true-random-numbers
36. [1604.03304] Quantum Random Number Generators – arXiv, otwierano: marca 23, 2025, https://arxiv.org/abs/1604.03304
37. Quantum Random Number Generator (QRNG) – CESGA Technical Documentation, otwierano: marca 23, 2025, https://cesga-docs.gitlab.io/qrng/index.html
38. Quantum Random Number Generator (QRNG) Specification Guide – Qrypt, otwierano: marca 23, 2025, https://www.qrypt.com/resources/2024-quantum-random-number-generator-qrng-specification-guide/
39. www.defence-industries.com, otwierano: marca 23, 2025, https://www.defence-industries.com/articles/the-integration-of-quantum-computing-in-military-applications#:~:text=Some%20of%20the%20implications%20of,communication%20channels%20from%20adversarial%20undermining.
40. The Integration of Quantum Computing in Military Applications – Defence Industries, otwierano: marca 23, 2025, https://www.defence-industries.com/articles/the-integration-of-quantum-computing-in-military-applications
41. Quantum Computing in Defence: Enhancing Military Strategy and Security, otwierano: marca 23, 2025, https://www.dcicontracts.com/quantum-computing-in-defence-enhancing-military-strategy-and-security/
42. Inside the Quantum-Powered Defense Landscape of the Future – GovCon Wire, otwierano: marca 23, 2025, https://www.govconwire.com/2025/01/future-quantum-defense-applications/
43. Quantum Technology for Defence – Joint Air Power Competence Centre, otwierano: marca 23, 2025, https://www.japcc.org/articles/quantum-technology-for-defence/
44. Quantum Technology in the Military – NSTXL, otwierano: marca 23, 2025, https://nstxl.org/quantum-technology-in-the-military/
45. Poland Demonstrates First Domestic Quantum-Encrypted Connection Using QKD Technology, otwierano: marca 23, 2025, https://quantumcomputingreport.com/poland-demonstrates-first-domestic-quantum-encrypted-connection-using-qkd-technology/
46. Quantum Cryptography – Integrated Optics, otwierano: marca 23, 2025, https://integratedoptics.com/quantum-cryptography
47. Quantum Key Distribution (QKD) and the Role of Optical Circuit Switching in Secure Networking – HUBER+SUHNER Polatis, otwierano: marca 23, 2025, https://www.polatis.com/quantum_key_distribution_qkd_and_the_role_of_optical_circuit_switching_in_secure_networking.asp
48. 02 – Badania i Rozwój en – Certyfikacja – NASK, otwierano: marca 23, 2025, https://certyfikacja.nask.pl/en/badania-i-rozwoj-en/
49. NSTC-News from the Central European Countries-Poland’s Quantum Leap: A Golden Opportunity We Can’t Afford to Miss-Science and Technology Division Taipei Economic and Cultural Office in Czech Republic, otwierano: marca 23, 2025, https://www.nstc.gov.tw/czech/en/detail/423d9f84-3af6-470b-9296-ec0b2f8190f2
50. Poland Advances Development of Military Quantum Computer Prototype, Source Says, otwierano: marca 23, 2025, https://thequantuminsider.com/2025/01/30/poland-advances-development-of-military-quantum-computer-prototype-source-says/
51. Polish company to develop satellite communication security system for ESA, otwierano: marca 23, 2025, https://researchinpoland.org/news/polish-company-to-develop-satellite-communication-security-system-for-esa/
52. Quantum, otwierano: marca 23, 2025, https://quantum.psnc.pl/en/
53. Quantum Random Number Generator – Q-munity, otwierano: marca 23, 2025, https://qmunity.thequantuminsider.com/2024/06/11/quantum-random-number-generator/
54. What’s the deal with quantum random number generators?, otwierano: marca 23, 2025, https://quantumcomputing.stackexchange.com/questions/26869/whats-the-deal-with-quantum-random-number-generators