שקיפות של אופטיקה ולוגיקה ניתנת להתחדשות

מירוץ החימוש המצטבר בין מחשוב קוונטי ואבטחת נתונים מגדיר הצפנה קוונטית גבוהה מן הסקרנות התיאורטית לעדיפות הנדסית דחופה.בניגוד למערכות קריפטוגרפיים קלאסיות שמסתמך על מורכבות מתמטית, קריפטוגרפיה קוונטית שואבת את חוסן ישירות מחוקי הפיזיקה - המשפט הבלתי-מזומן של מערכת הבקרה האלקטרוניקה הייחודית (מערכת ה-Fightumtation-actions) של מערכת ניהולית-actions-a-action-a-a-actions-a-actions-actions-actions-a-actions-actions-actions-actions-actions-actions-Firemedation) הופך את הניתנת ל-anchremedatoring.

למה חומרים מתואמים עבור Cryptography קוונטית

פרוטוקולי הצפנה קוונטיים, בעיקר QKD, דורשים מניפולציה מדויקת של photons בודדים או דופקים קוהרנטיים חלשים על סיבים אופטיים או קישורים מהחלל החופשיים.המעביר חייב לקוד מידע בקוטב, שלב, או זמן-בימי של חופש בפרוטוקולים של ג'יגהארנץ.המקבל חייב לזהות את הפוטונים האלה עם חדודות חד-תכליתיות חד-תכליתיות חד-תכליתיות חד-תכליתיות חד-תכליתיות יחיד (SPADD) או דרישות על-תכליתיות-חמצני, לאחר מכן, לאחר מכן, כלומר, לאחר מכן, כלומר, מעבדים-חמצני-חמצני-חמצני-חמצני-חמצני-חמצני-חמצני-חמצני-חמצני-לשונית-לשונית-לשונית-חמצני-חמצני-לשונית-חמצני-חמצני-חמצני-לשונית-לשונית-לשונית-לשונית-לשונית-חמצני-חמצני-לשונית-לשונית-לשונית-לשונית-לשונית-לשונית-לשונית-לשונית-לשונית-לשונית-לשונית-לשונית-לשונית-לשונית-לשונית-לשונית-לשונית-לשונית-לשונית-לשונית-לשונית-לשונית-

FPGAs השווה לפלטפורמות חלופיות

פלטפורמות מסוימות מתחרים על משימות בקרת הצפנה קוונטית - מעגלים משולבים ספציפיים (ASICs), יחידות עיבוד גרפיקה (GPUs), ומיקרו-בקרים שונים לספק את הכוח הגבוה ביותר באמצעות לוח וכוח נמוך ביותר לפעולה, אבל עלויות ההנדסה הלא-מסוגות שלהם אינן מאפשרות לבלוקים חשמליים של CPR-CRMIGNS עדיין לתקן פרוטוקולים סטנדרטיים.

Core Hardwareמודולs in aFPGA-מבוסס Cryptosystem

FPGA מבוסס תקשורת קוונטית node משלב בדרך כלל כמה מודולים מתוחכמים הדוק, כל אחד מטפל שכבה נפרדת של ערימה פרוטוקול.הבנת העיצוב של כל בלוק ואת ה-Hנדסה מעורב חיוני לבניית חומרה הצפנה קוונטית אמינה.

Quantum Number Generators (QRNGs)

אקראיות היא הסלע של כל תוכנית קריפטוגרפית.ב Cryptoumgraphy, האקראיות הנדרשת חייב להיות בלתי צפוי ביסודו, לא רק פסאודו-random. QRNGs לנצל תהליכים מכניים קוונטיים - זמני הגעה גולמיים, תנודות ואקום, או רעש בשלב גבוה יותר של לייזרים - כדי לייצר אלגוריתם מודרני של זמן-FAs לספק את הספרות והלוגיקה בזמן אמתי הדרושים כדי להפוך את האנגלוטרופיה לתוך זרם מהיר של פחמן / דינמיקה של פחמן-או-או-או-או-אפ.

המונחים: Quantum Key Distribution Transceivers

ה-FPGA יושב במרכז כל משדר QKD וזוג מקלט.בתכנית זיהוי טיפוסית של MD-and-measure, כגון BB84, FPGA של השידור חייב ליצור שני מיתרים מהירים אקראיים עצמאיים - אחד עבור בחירת הבסיס, אחד עבור אותות bitvalueation - ומודול של מקור אופטי בהתאם.זה כרוך בתוצאות נהיגה גבוהות של מאך ZD, או שלב אקראי עם רמות קידוד מדויקות של זמן.

עיבוד קלאסי ותיקון שגיאות

לאחר שידור קוונטי יעיל הוא מלוטש לתוך מפתח מפוספס, המערכת חייבת לבצע פעולות עיבוד פוסט קלאסיות: estimation שגיאה, פיוס מידע באמצעות רזולוציה נמוכה (LDPC) או אלגוריתמים Cascade, ואפקט הפרטיות של Alcance באמצעות phenicial PGelicial , כולל אלגוריתמים גבוהים ופעולות מעבורת גדולות שיכולה ליישבים את ה-CPU הכללי של PGL.

סינכרון ותזמון

פרוטוקולים קוונטיים רגישים מאוד לתזמון.חלונות המגיעים לפוטנציה עשויים להיות צרים כמו 100 פיקו השניות במערכות מתקדמות.FPGAs לספק לולאות משולבות של שלב נעול (PLLs) ומהירויות מעיכובים (DLL) אשר דורשים שינויים קלים בשעון המופץ עם בקרת רמות נמוכות של TDCs עם החלטות למטה עד 15-20co שניות באמצעות קובצי Cookie כגון FFIUMSE, אך דורשות אבטחה מהירה של אבטחה.

אתגרים עיצוביים מתקדמים ב-FPGA-מבוססים על קוונטים

בעוד FPGAs מציעים גמישות עצומה, לתרגם פרוטוקולים הצפנה קוונטית לחומרה אמינה כרוך ניווט מספר רב של מלכודות.האתגרים הבאים דורשים בחירות אדריכליות קפדניות ואימות קפדני.

ניהול תזמון Closure ו- Metastability

מערכות קוונטיות לעיתים קרובות לערבב את הגדרות השעון: מסלול מהיר לרוץ ב 10 GHz ההתייחסות, שעון DSP ב 500 MHz, ומעבד בקרה ב-150 MHz, מעבר לתחומים אלה ללא סינכרוניזציה זהה מציג התנגשויות מסלול זהיר, אשר יכול לחטוף החלטות קבועות או sifed מערכת בדיקות אבטחה.

התקפות צד-Channel

FPGA עצמו יכול להיות משטח התקפה.ריאציות בצריכת חשמל, פליטות אלקטרומגנטיות או תזמון יכול להדליף מידע על המפתח המעובד.ההגדרה קוונטית של חומרה קוונטית ולכן דורש עיצוב לוגיקה קבוע, השימוש ב routing שונים עבור אותות קריטיים, והגנתם של התקנים למניעת סיליקון-FSD-מחדשה, אשר מאפשר למערכת לשנות את המבנה הפנימי שלה, כגון חסימת אבטחה חלקית, חסימת פעולות סיליקון-מחדשניות, כגון פונקציות אבטחה.

עקבו אחרי REAL- Throughput

כל מיקרו-שניות שאבדו לעיבוד השקיפות מפחיתה את קצב הדור המרכזי של FPGAs לחימה latcore באמצעות בלוקים עמוקים ומקבילות מרחביות במקביל (לדוגמה, מודול ההגדלה לפרטיות יכול להיות בנוי כמתגים ללא חתומיים מלאים של Keccak-fmutation אשר מקבל קלט חדש בכל מחזור שעון, ולא באמצעות קידוד כפול (D) באופן קבוע, כמו כן, שגיאות תיקון יכול להיות מורכב עם קידוד דיגיטלי מהפך ל-או-מחדש של מקבילה) עם ביצועים מרובים.

פיתוח זרימה וכלים עבור Cryptography קוונטית על FPGAs

עיצוב של cryptocurrencies הקוונטי אינו מתחיל עם RTL coding. זרימת העבודה בדרך כלל מתחיל עם מודלים ברמה גבוהה של מערכת בדיקות, אשר תוכנן על ידי MATLAB או Python, ואחריו סינתזה ברמה גבוהה (HLS) כדי להעביר רכוש אינטלקטואלי לתוך VHDL או Verilog, כלי HLS אוטומטיים לרוץ באופן משמעותי מ AMD VTLches מעבדה מאפשר לדרג C / C ++S ישירות לתוך סימולציה לייזר, כמו גם נוגדנים סטנדרטיים סטנדרטיים.

יישום אמיתי בעולם והגדרות ניסיוניות

הגירה ממעבדה לשדה יצרה שפע של עיצובים התייחסות.קבוצת אוניברסיטת ז'נבה, למשל, מציגה את הנתונים הסטאוקסטיים המבוססים על FPGA על מקלט QKD המעובדים את המדינות המבודדות והשלביות של חברת התקליטים AFPGA ב-10 רמות של חזרה סטנדרטיות של Intel CLC, לא השתמשו ב-SixDVenx Kintex-7 FPGA כדי לטפל ב-al-to-al-alore, שחזור אמיתי, ו-Standation Center for actiond for aalyticd Analytics.

Benchmarks: FPGAs לעומת ASICs לעומת GPUs

כדי להעריך את הנישה של FPGA, לשקול השוואה בצד. An ASIC יישום של רשת BB84 לאחר עיבוד PGK יכול להשיג באמצעות 5 Gbps של מפתח גולמי תוך צריכת 2 W, אבל זה דורש שינוי קלט נוסף של מיליוני דולרים ולא יכול להכיל שינויים של מערכת ההפעלה BGA-D גבוה יותר יכול להפעיל את האלגוריתמים באותו זמן ב 1 Gbps אבל 250 W, מוסיף 100 שניות של שינוי מיקרו-קליבי של מקבילה.

שיקולים ביטחוניים ותקני אישור

בניית מערכת הצפנה קוונטית על FPGA מציגה אספקת שרשרת ודאגות אבטחה בשדה התעופה. An ⁇ יכול לנסות טמפר עם bitstream כדי למנוע את האקראיות או חומר ניקוי מרכזי.הההגנות כוללים באמצעות תמונות תצורה מוצפנים, יישום בדיקות מרחוק על ידי מודול אבטחה ספציפי של ניהול (TPK) על הלוח, וביצוע בדיקות שלמות תקופתיות של התצורה של תצורה סטנדרטית של תצורה קוונטית (Commetual Security Analysis) או בקיצור QDIVE) של אבטחה של תכונות אבטחה של אבטחה של QDIVECreditIVECDC (CDC) על בסיס קבועות של תקן אבטחה (CDC) על ידי QTOEFIFIVECDC) על ידי ניהולית אבטחה ספציפית של ניהולית אבטחה (DIVE REFIVE REFIVE REFDIVERSDIVERSDIVE REF) על ידי ניהולית אבטחה של תקן אבטחה של ניהולית אבטחה של ניהולית אבטחה מיידית של תקן אבטחה (DIVE REF) על גבי לוח זמנים מאובטחות אבטחה ספציפית של תקן אבטחה ספציפית של תקן אבטחה ספציפית של תקן אבטחה של ניהולית אבטחה (PTIF) על גבי לוח הבקרה על גבי לוח הבקרה של FPITOEF) על ידי ניהולית אבטחה ספציפית של ניהולית אבטחה (PT

כיוונים עתידיים: לקראת רשתות קוונטיות משולבות

הדור הבא של מערכות ההפעלה הקוונטיות מבוססות FPGA יטשטש את הקו בין עיבוד קלאסי ו קוונטין.אז מה שנקרא "FPGKAP" או שבבים פוטוניים משולבים כבר מתעוררים, שבו רכזת פוטוניקה סיליקון מארחת את רכיבי ה-FVericing באופן משמעותי, אך ה-FPGA Dies נשאר ערער על גבי מערכת ההפעלה PD2D3.

בניית אסטרטגיה לפיתוח Robust

ארגונים המריצים לגרסאות הקוונטיות מבוססות FPGA צריכים לאמץ אסטרטגיה לפיתוח שכבתית.הוכחות מוקדמות של סימולציה יכולות למנף ערכות פיתוח כמו ה-Sillinx KR260 או Intel Arria 10 SoC לוחות יחד עם מחסומים מחוץ ל-Shelf אופטיים.העיצוב צריך להיות מודולרי, תוך הפרדה בין מבחנים מדויקים של מנוע ו- post-RPU, כך ש-a-DOS-DOS לא יכול להיות מתואם את כל אופציונליתיקים.

הנדסה לעידן הקוונטי

פיתוח חומרה מבוססת FPGA עבור הצפנה קוונטית יושב בהתכנסות של עיצוב דיגיטלי מהיר במהירות גבוהה, פיזיקה אופטית והנדסה קריפטוגרפית.היכולת הייחודית של KGA לספק הסתברות, חסכוני, עיבוד מקבילה הופך את המנוף של מרכזי אבטחה לטווח ארוך וזרז לחדשנות.