«Квантовая подпись» - уникальный идентификатор для транзистора!
Количество, расположение и энергетические уровни "узких мест" у каждого транзистора индивидуальны, так как материал для производства транзистора искусственно наполнен дефектами, размещёнными довольно хаотично.
Некоторое время назад группа учёных из Toshiba Corporation и научно-исследовательского института RIKEN, Япония, показали, что квантовые "отпечатки пальцев" транзисторов возможно определить посредством обычных алгоритмов распознавания изображений, что можно использовать для определения каждого конкретного полупроводникового чипа. Данный метод открывает широкие возможности для применения в качестве ключей в сетях Интернета Вещей, в системах обеспечения безопасности, защиты данных и т.п.
Учёные создали такую систему, в которой квантовый "отпечаток пальца" транзистора является математической функцией, недоступной для физического копирования или воспроизведения (physically unclonable function, PUF). Данная функция представляет собой отражение отражением естественных физических отклонений параметров транзистора от неких идеальных значений. Транзистор сохраняет базовую форму своей PUF-функции на протяжении всего времени эксплуатации, хотя она и несколько деградирует под воздействие эффекта старения.
Изображения, которые получили учёные при выявлении параметров PUF-функции, внешне были похожи на ограненные алмазы, поэтому PUF-функциям было дано название "Кулоновы алмазы" (Coulomb diamonds). Форма такого «алмаза», количество и расположение вершин, граней и плоскостей, является отражением количества "узких мест" в структуре транзистора и их характеристик.
В качестве одного из существенных плюсов рассматриваемого метода можно назвать возможность получать квантовый "отпечаток пальца" как для чипа, содержащего более миллиарда транзисторов, так и для отдельных транзисторов, запаиваемых в печатную плату прибора. А минусом метода является необходимость соблюдения сложных климатических условий (1.5 градуса выше точки абсолютного нуля) в процессе выявления формы "Кулонова алмаза". Однако учёные работают над тем, чтобы данный процесс можно было производить и при комнатной температуре. Им удалось успешно справиться с поставленной задачей, но пока что найденное решение не может быть использовано массово из-за необходимости применения дорогостоящих производственных методов.
На данный момент учёные заняты разработкой иных методов получения квантовых "отпечатков пальцев" транзисторов. Одним из наиболее успешных решений на сегодняшний день стало измерение параметров поведения кубитов, в которые кратковременно превращаются электроны, пойманные в ловушки узких мест. Уникальные и хаотичные места возникновения таких кубитов позволят получить индивидуальный для каждого транзистора "отпечаток пальца", что даст возможность применить этот эффект в квантовых компьютерах, при помощи которых будут созданы новые системы безопасности и системы защиты данных.
Источник: asc-development.ru
