Her transistörün benzersiz bir kuantum parmak izi vardır, ancak bir kimlik kartı biçimi olarak kullanılabilir mi?
Akımı, elektronik cihazların içinden akan düzgün, tekdüze bir elektron akışı olarak düşünebilirsiniz, ancak kuantum ölçeğinde, akımın akışı, birçok küçük dalgayı içeren gürleyen bir akış olarak daha doğru bir şekilde tasvir edilebilir. Bu dalgalanmalar tek elektron etkisinden kaynaklanıyor olabilir Tek elektron etkisine elektronlar arasındaki itme neden olur Bu itme, bir transistördeki tuzak konumu gibi çok küçük bir boşlukla sınırlıdır. Tek elektron etkisi, bu cihazların akım-voltaj özelliklerinde küçük değişikliklere neden olabilir. Çünkü tuzak konumu temelde küçük bir kusurdur. Bu kusurlar, üretim sürecinde kontrol edilemeyen bir şekilde rastgele dağıtılır.
Bu nedenle, tuzak konumlarının sayısı, konumu ve enerji seviyesi her transistör için farklıdır. Aynı zamanda, tek elektron etkisi, akım ve voltaj özelliklerinde benzersiz bir değişikliğe neden olarak her bir transistöre benzersiz bir "parmak izi" verir. Şimdi araştırmacılar, bu kuantum parmak izlerinin bir gün kullanıcıların kişisel bilgilerini korumak için ucuz bir tanımlama yöntemi olarak nasıl kullanılabileceğini araştırıyorlar.
Bağlı cihazların ortaya çıkan Nesnelerin İnterneti (Nesnelerin İnterneti) ağı için teknik destek sağlayın. Japon fizikçiler T. Tanamoto ve Japon Saitama Riken'den Y. Nishi ve K. Ono tarafından "Uygulamalı Fizik Mektupları" nda yayınlanan araştırma kanıtlıyor:
Tek elektron etkileri, görüntü tanıma algoritmaları ile tespit edilebilir ve bilgisayar çipi tanıma ve güvenliği için kullanılabilir. Şimdiye kadar, tek elektronlu cihazlar yaygın olarak kullanılmadı.Yeni araştırmalar, tek elektronlu etkileri kullanmanın başka bir yolunu açtı: bir güvenlik cihazı olarak, çünkü güvenliğin önemi her geçen gün artıyor. Fizikçiler tarafından açıklandığı gibi, elektronik cihaz parmak izleri fiziksel olarak kullanılamayan bir işlev (PUF) olarak kabul edilebilir. İnsan parmak izleri gibi, puf da benzersiz ve doğal olarak meydana gelen fiziksel değişikliklere dayanır ve diğer cihazlara iletilemez. Ayrıca PUF'ler, yaşlanmanın etkileri nedeniyle bazı bozulmalara neden olsalar da, cihazın kullanım ömrü boyunca temel özelliklerini korurlar.
Araştırmada fizikçiler, Coulomb elmasları adı verilen farklı akım-voltaj özelliklerini tanımlamak için görüntü eşleştirme algoritmaları uygular. Coulomb elması, akımın tek elektron etkisiyle bastırıldığı akım-voltaj diyagramındaki alan bazen bir elmas şekline sahip olduğu için bu şekilde adlandırılmıştır. Tuzak noktalarının sayısı arttıkça, karmaşıklık nedeniyle elmas deseni de artar. İnsan parmak izlerinin ıslak, kuru veya yağlı gibi farklı ortamlarda değişmesi gibi, Coulomb elmas görüntüleri de farklı koşullar altında ölçüldüğünde biraz farklı olacaktır. Bu farklılıklara rağmen, araştırmacılar şu anda mevcut olan özellik algılama ve görüntü eşleştirme algoritmalarının temel özellikleri (köşeler ve kenarlar gibi) başarılı bir şekilde çıkarabildiğini ve farklı Coulomb elmaslarını ayırt edebildiğini kanıtladılar.
Bu yöntemin avantajlarından biri, sıradan bir bilgisayar çipi 1 milyardan fazla transistör içermesine rağmen, tüm çip için parmak izi oluşturmak için sadece bir transistöre ihtiyaç duyulmasıdır.Bu, bu yöntemin gerçek cihazlara uygulanmasını mümkün kılar çünkü sadece Bir transistörü ölçmeniz gerekiyor. Öte yandan, bu yöntemi uygulamadan önce hala bazı zorluklar var. İlk olarak, Coulomb elmasları, mutlak sıfırın yaklaşık 1,5 derece üzerinde düşük bir sıcaklıkta ölçülür. Önceki çalışmalar, oda sıcaklığında tek elektron etkilerini ölçmenin mümkün olduğunu göstermiştir, ancak şu anda bu yetenek pahalı üretim süreçleri gerektirmektedir.
Gelecekte fizikçiler, transistörlerin parmak izi almanın diğer yollarını keşfetmeyi planlıyorlar.Bir olasılık, tuzaktaki elektron spin kübitlerinin davranışını ölçmektir, çünkü bu kuantum davranışlarının tuzaktan etkilenmesi bekleniyor. Tek elektron etkisinde olduğu gibi, transistörlerdeki tuzakların benzersiz ve rastgele dağılımı, her bir transistörün benzersiz bir parmak izine sahip olmasına neden olacaktır. Geleceğe bakan araştırmacılar, gelecekteki kuantum bilgisayarlarda transistör parmak izi güvenliğinin nasıl sağlanacağını da incelemeyi umuyor. Kuantum bilgisayarlar şu anda en sıcak konulardan biri ve araştırmacılar gelecekte kendi kuantum PUF sistemlerini kuantum bilgisayar güvenlik sistemlerine entegre etmeyi umuyorlar.
