Sicurezza informatica: i numeri casuali si possono generare con gli skyrmioni

La cybersecurity (dalle password alla crittografia) passa dalla generazione di numeri casuali. Il problema è che non è un’operazione così facile: quelli generati dagli algoritmi dei computer non sono davvero casuali e gli esperti sono sempre alla ricerca di nuovi modi per venirne a capo, attingendo spesso agli eventi randomici della fisica. L’ultimo sistema è quello proposto da un team di fisici della Brown University che sostiene di aver sviluppato un metodo per generare milioni di cifre casuali al secondo sfruttando gli skyrmioni, delle anomalie magnetiche che si creano fornendo energia a materiali bidimensionali. Lo studio è stato pubblicato su Nature Communications.

Cosa sono gli skyrmioni

Gli skyrmioni sono delle quasi-particelle che si formano in materiali magnetici ultrasottili, bidimensionali, quando al sistema viene fornita energia.

Ogni elettrone all’interno del materiale è caratterizzato da uno spin, un piccolo momento magnetico che può puntare in diverse direzioni. Quando alcuni materiali magnetici bidimensionali si trovano al loro stato energetico più basso, gli spin di tutti gli elettroni puntano in una direzione perpendicolare al film del materiale; ma se l’energia del sistema aumenta, gli spin si ribaltano e la perturbazione crea dei vortici magnetici attorno agli elettroni. Questi vortici sono gli skyrmioni, la cui stabilità (una volta formati è difficile liberarsene) e i movimenti (sfrecciano in lungo e in largo nel materiale) sono proprietà molto studiate per la potenzialità di eseguire calcoli e immagazzinare informazioni. Stanno, insomma, alla base della scienza che prende il nome di spintronica.

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Un modo per creare numeri casuali quantistici (e password più sicure)

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Generatori di numeri casuali

Il lavoro degli scienziati della Brown University è ancora più innovativo: invece di sfruttare i movimenti degli skyrmioni per eseguire calcoli, mostra l’utilità delle fluttuazioni della dimensione degli skyrmioni per generare numeri casuali e potenziare la cybersecurity. “Potenzialmente fino a 10 milioni di cifre al secondo”, specifica Gang Xiao, coordinatore della ricerca.

Il team ha creato dei film bidimensionali magnetici con dei piccoli “difetti” nel reticolo atomico. Questi difetti, chiamati dai ricercatori centri di pinning, ancorano gli skyrmioni in una posizione, ottenendo così delle fluttuazioni random delle loro dimensioni. Misurando le fluttuazioni, sostengono gli autori, si generano numeri davvero casuali.

Via: Wired.it

Credits immagine: Markus Spiske on Unsplash