Un sistema que puede comparar objetos físicos al tiempo que protege la información sensible sobre los objetos mismos se ha demostrado experimentalmente en el Laboratorio de Física de Plasma de Princeton PPPL del Departamento de Energía de los Estados Unidos DOE. Este trabajo, realizado por investigadores de la Universidad de Princeton y PPPL,marca una confirmación inicial de la aplicación de una poderosa técnica criptográfica en el mundo físico.
"Esta es la primera demostración experimental de una prueba física de conocimiento cero", dijo Sébastien Philippe, un estudiante graduado en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la Universidad de Princeton y autor principal del artículo ". Hemos traducido un método importantede la criptografía moderna ideada originalmente para tareas computacionales en uso para un sistema físico. "La criptografía es la ciencia de disfrazar la información".
Esta investigación, respaldada por fondos de la Administración Nacional de Seguridad Nuclear del DOE a través del Consorcio para Tecnología de Verificación, marca un primer paso experimental prometedor hacia una técnica que podría resultar útil en futuros acuerdos de desarme, a la espera de los resultados de un mayor desarrollo, prueba y evaluaciónSi bien quedan preguntas importantes, la técnica, propuesta por primera vez en un artículo publicado en 2014 en la revista Nature, podría tener una aplicación potencial para verificar que las ojivas nucleares presentadas para el desarme fueran de hecho verdaderas ojivas. El apoyo para este trabajo también vino de John D.y la Fundación Catherine T. MacArthur y la Fundación Carnegie de Nueva York.
La investigación, descrita en un artículo en Comunicaciones de la naturaleza el 20 de septiembre, se realizó en un conjunto de cubos de acero y aluminio de 2 pulgadas dispuestos en diferentes combinaciones. Los investigadores primero organizaron los cubos en un patrón designado "verdadero" y luego en varios "falsos". Luego, ellosemitió neutrones de alta energía en cada disposición y registró cuántos pasaron a los detectores de neutrones de "burbuja" producidos por la Universidad de Yale, en el otro lado. Cuando un neutrón interactúa con una gota "sobrecalentada" en el detector, crea una burbuja macroscópica estable.
Para evitar revelar información sobre la composición y configuración de los cubos, se agregaron burbujas creadas de esta manera a las que ya estaban precargadas en los detectores. La precarga se diseñó de modo que si se presentara un objeto válido, la suma de la precarga y ella señal detectada con el objeto presente sería igual al recuento producido al disparar neutrones directamente a los detectores, sin ningún objeto delante de ellos.
El experimento encontró que el recuento para el patrón "verdadero" era igual a la suma de la precarga y el objeto cuando los neutrones se transmitían sin nada frente a ellos, mientras que el recuento para los arreglos "falsos" significativamente diferentes no era claro.
"Esta fue una demostración experimental extremadamente importante", dijo Robert Goldston, científico de fusión y coautor del artículo, ex director de PPPL y profesor de ciencias astrofísicas de Princeton. "Teníamos una idea teórica y ahora hemos proporcionadoejemplo práctico ". Junto a él como coautores están Alex Glaser, profesor asociado en la Escuela de Asuntos Públicos e Internacionales Woodrow Wilson de Princeton y el Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial; y Francesco d'Errico, científico investigador en la Escuela de Medicina de Yale y profesoren la Universidad de Pisa, Italia.
Cuando se desarrolle aún más para una posible aplicación de control de armas, la técnica agregaría burbujas de irradiación de una supuesta ojiva a las que ya están precargadas en los detectores por el propietario de la ojiva.
Si el total de las burbujas nuevas y precargadas fuera igual al recuento producido al emitir neutrones en los detectores sin nada delante de ellos, se verificaría que el arma supuesta es verdadera. Pero si el recuento total para la precarga más la ojivala irradiación no coincidía con el recuento sin objetos, el arma inspeccionada quedaría expuesta como una parodia. Antes de la prueba, el inspector seleccionaría aleatoriamente qué detectores precargados usar con qué supuesta ojiva y qué precarga usar con una ojiva que fue, por ejemplo, seleccionado del inventario activo del propietario.
En una medición sensible, como una que involucra una ojiva nuclear real, la propuesta es que no se expondrán o compartirán datos clasificados en el proceso, y no se utilizarán componentes electrónicos que puedan ser vulnerables a la manipulación o espionaje. Incluso estadísticael ruido, o la variación aleatoria en la medición de neutrones, no transmitiría datos. De hecho, "para que se conserve la propiedad de conocimiento cero, ni la señal ni el ruido pueden transportar información", escriben los autores. Un paso futuro necesario esevalúe esta propuesta completamente y desarrolle y revise un concepto de operaciones en detalle para determinar la viabilidad real y la sensibilidad de la información.
Las preguntas importantes que aún deben resolverse incluyen los detalles de cómo obtener y confirmar una ojiva objetivo durante la medición de conocimiento cero; detalles de establecer y mantener los detectores precargados de una manera que garantice la inspección de la confianza de la parte sin revelar ningún dato considerado confidencial porla parte inspeccionada, y las preguntas de viabilidad asociadas con el despliegue seguro de técnicas de medición de interrogación activa en ojivas nucleares reales en entornos físicos sensibles, de manera que brinde confianza tanto a las partes inspeccionadas como a las inspectoras.
Glaser, Goldston y Boaz Barak, profesor de ciencias de la computación en la Universidad de Harvard y ex profesor asociado de Princeton, lanzaron por primera vez el concepto de un protocolo de conocimiento cero para la verificación de ojivas en el artículo de 2014 de la revista Nature. Ese artículo lideró la revista Foreign Policynombrar a los autores entre sus "100 principales pensadores mundiales de 2014" e incitó a otros centros de investigación a embarcarse en proyectos similares. "Nos complace ver que este importante campo de investigación cobra un nuevo impulso y crea nuevas oportunidades de colaboración entre laboratorios nacionales yuniversidades ", dijo Glaser.
El capital inicial para el trabajo original llegó a Princeton de la Fundación Simons de Vancouver, Canadá, a través de una organización sin fines de lucro llamada Global Zero, y del Fondo de Activos de Verificación del Departamento de Estado de EE. UU.
PPPL, en el Campus Forrestal de la Universidad de Princeton en Plainsboro, NJ, se dedica a crear nuevos conocimientos sobre la física de los plasmas gases ultra calientes y cargados y a desarrollar soluciones prácticas para la creación de energía de fusión. Resultados de PPPLLa investigación ha abarcado desde un detector portátil de materiales nucleares para uso antiterrorista hasta códigos informáticos empleados universalmente para analizar y predecir el resultado de los experimentos de fusión. El Laboratorio es administrado por la Universidad de Princeton para la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de EE. UU.Partidario único de la investigación básica en ciencias físicas en los Estados Unidos, y está trabajando para abordar algunos de los desafíos más apremiantes de nuestro tiempo. Para obtener más información, visite science.energy.gov .
Establecida por el Congreso en 2000, NNSA es una agencia semiautónoma dentro del Departamento de Energía de los EE. UU. Responsable de mejorar la seguridad nacional a través de la aplicación militar de la ciencia nuclear. La NNSA mantiene y mejora la seguridad y la eficacia de las armas nucleares de los EE. UU.almacenamiento sin pruebas de explosivos nucleares; trabaja para reducir el peligro global de las armas de destrucción masiva; proporciona a la Marina de los EE. UU. propulsión nuclear segura y efectiva; y responde a emergencias nucleares y radiológicas en los EE. UU. y en el extranjero. Visita nnsa.energy.gov para más información
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio de física de plasma de Princeton . Original escrito por John Greenwald. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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