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探测器和传感器

探测器和传感器

‘物理密码学’使用中子比较核弹头

26 Sep 2016 哈米什约翰斯顿
没有知识:武器验证 - 技术设置

一种比较物理对象的新技术–同时保持对象的构成秘密–已被美国和意大利的物理学家展示。基于加密方案,该方法涉及比较辐射通过两个目标传输的方式,并且可用于验证弹头中的核武器的存在。

未来关于控制核武器的协定可能要求所有核弹头都占,包括储存者。这将依赖检查员能够与假的核弹头分开。这很重要,因为它会阻止一个国家​​秘密地藏起一些宣布的弹头,并用假货替换它们。

通过将其暴露在一个中子束和测量通过弹头的辐射通过弹头来揭示隐藏弹头中的钚-339。但是,以这种方式对弹头进行了成像–这就像采取医疗X射线–还将揭示有关武器的信息’s design. That’是一个问题,因为设计需要保密–即使是检查员–防止核扩散。解决这个问题的一种方式是争夺一些信息,但这是双方滥用的。

零知识证明

2014年, Alexander Glaser.罗伯特戈德斯顿 在普林斯顿大学和Microsoft Research的同事提出了如何比较两个弹头的内容来证实他们确实相同的建议。他们的技术是基于“zero-knowledge proof”,这将详细描述 “由大理石比赛启发的核视察议定书”.

现在,Glaser和Goldston与普林斯顿合作’s Sébastien PhilippeFrancesco D.’Errico 在耶鲁大学和比萨大学,使用中子射线照相术来测试实验室的协议。该团队而不是看真正的核弹头,而不是一套5 CM钢和铝制立方体可以以不同的配置排列。

钢和铝制以不同的速率吸收中子,使团队能够模仿真正的弹头的组成,这是由几种不同的材料制成的。一个这样的安排被指定为“true”在验证过程中的配置将对应于已知用核武器武装的弹头。

验证过程通过拍摄隐藏在金属屏蔽内的块的真实配置的图像开始。这是通过通过物体和阵列射击中子束来完成的“bubble”中子探测器。这些探测器包含粘稠的凝胶,其含有过热的氟碳滴。

如果中子在液滴中与原子碰撞,则吸收的能量会导致液滴蒸发并产生更大的泡沫。探测器的一个重要特征是,在重置检测器之前,气泡将保持到位。然后可以通过拍摄探测器的数字照片来确定这些气泡的位置。

逆图像

然后分析了真实对象的图像和一个“inverse”计算图像。与真实图像组合时,总和是检测器如果没有被扫描的对象,则检测器会注册。

下一步是创建与新的检测器阵列中的逆图像相关联的气泡模式。这是通过用适当的中子束照射它们来完成的。在核弹头的真实检查中,所有上述步骤都将由弹头的所有者完成,以便对检查员没有显示任何信息。

最后一步涉及使用的检查员“preloaded”探测器数组要扫描块的未知配置。如果未知确实是块的真实配置(或真实核弹头),则探测器中的气泡模式将对应于当没有物体在中子的路径中时的预期。如果块与真实配置不匹配,则将看到不同的模式。通过查看模式,检查员可以判断未知对象是否是核弹头,而不知道它或核弹头,实际上是如此。

第一示威

该团队能够确认该技术可以使用中子和泡沫探测器来实现。“这是物理零知识证明的第一个实验演示,”菲利普说:“我们已经翻译了最初设计的现代密码学的主要方法,以用于物理系统的计算任务。”

在技​​术可以实施之前,仍需要克服挑战。这些包括确保弹头的所有者实际上产生了核弹头的逆模式,而不是诱饵武器。另一个问题是需要电子处理来制造逆图像,这可能会受到窃听,可以揭示关于弹头的组成的信息。随着逆图像加载的探测器也必须保持安全,因为它们包含有关弹头的信息。

版权©2021由IOP Publishing Ltd和个人贡献者
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