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如何科学的检查核武器的真伪又不泄露核机密?


来源:地球参谋处

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先前的军控措施涉及摧毁发射系统,比如这样图里美国空军在亚利桑那州的B-52轰炸机

 

在美国和苏联在20世纪80年代进行历史性的核武谈判期间,“彼此信赖,但要核实”成了一句口头禅。事实上直到今天,核武器的扩散问题依然非常棘手,麻省理工学院的研究人员正在研究一种类似于计算机加密的系统,这种系统能够让武器检查员追踪到核弹头,而又无需担心泄露其主人的重要军事机密。

核武器控制的矛盾点在于,监视它的使用在它最不被需要的时侯是才是最容易的,而在最需要时最难。例如,美国和英国不太关心对方的军火库,但美国和俄罗斯非常担心对方的军力。几乎自第一颗原子弹被发明以来,关于如何控制它们的保存和使用,就一直在考验着政治家,外交官和将军们的想象力。

问题之一是核武器过于特别了,它们如此具有破坏性,即便没有一个完善的发射系统,一堆氢弹仍然会造成巨大的威胁。如果你消灭了一个国家的所有炮兵或轰炸机,那么装满炮弹和炸弹的武器就不会有太大的作用,但是一个百万吨级的核武器则是一个完全不同的级别,即使它在仓库中也可以作为一种威胁。

核武器还有另一个问题。它们的制造方法是一个任何大国都不想泄露的被严格保护的秘密。但如果不直接去检查核弹头,核查人员如何这些据说是核弹的东西真伪?正是出于这个原因,几十年来,大多数军控协议更多地集中在运载系统上,包括导弹,枪支,潜艇和轰炸机,而不是核弹本身。这种方式当然难以让人满意,但它至少能够起到些作用。

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为了能够更好的监控核武器,麻省理工学院从数字安全方面着手,去尝试突破。大多数注意自己上网隐私和安全的人都听说过加密。最常见的加密就是去将原数据进行加密生成一串数字密钥,这些密钥允许人们对数据进行加密,发送或接收数据,并将其解密,而不必与其他人共享解密密钥等信息。

核科学与工程学助理教授Areg Danagoulian领导的麻省理工学院团队的想法则是,通过使用类似的技术,而只是将数字密钥替换成了物质属性。这或许足以能够让检查人员去扫描疑似核弹头并确认它是否真的来自与库存,而又无需了解它们是如何被组装在一起的。

在数字加密的例子下,你可以比较两组加密数据,并表明它们是相同的,因为如果它们使用相同的加密密钥加密,任何人都可以公开知道,并且序列应该相同。你即便不知道原始信息是什么,但如果两个字符串不匹配,那它们就不是同一个信息。

麻省理工学院团队的想法是从用于制造弹头的原子同位素中获取信息,该信息包含确认弹头身份所需的全部信息,但又没有透露有关其设计或组件的任何信息。

麻省理工学院将这个过程描述为类似于先制作物体的全色图像,然后再使用这种方法创建基于第一个图像的第二个图像,并只通过互补色。如果这两个图像被序列化了,那么其最终的图像就是黑色和无特征的。通过对弹头中的同位素进行中子扫描,就可以创建类似的无特征记录。

在照相的例子中,其聪明之处是,如果你试图将一张假图像放在互补的图像上,它就不会再变黑,但会显示出两者不匹配的颜色。这些颜色不会告诉你很多东西,但它们却能够表明真假。

 

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  在军控的例子里,核弹头可以全程被密封在黑匣子中,而需要做的就是用中子束扫描它以看是否密码互逆或者说密码受阻。如果它被重新扫描并且两个倒数不匹配,那么这就是假的。换句话说,它是一个零知识证明,其中唯一揭示的是就是某件事情是否真实,而不解释它的真相。 事实上,麻省理工学院的研究人员指出,这样做其实要更好一点。他们宣称,这实际上阻止了作弊行为,因为如果它就是被宣称的核弹,那么它的秘密就不会泄露,但是假的反而会提供一些线索,因为它的加密会在扫描中被破解。 到目前为止,麻省理工学院已经对这个想法进行了广泛的模拟测试,现在想继续在实际的裂变材料上进行尝试。此外,他们还在研究非中子(比如光子)的类似概念。但这些研究最终目标就是让这个世界更加安全。 “每个人都会过得更好,”达纳里安说。“这会减少那些核储备中被盗时无谓的等待,会减少意外掉落或者在某个地方被偷运,我们希望这会使这些问题获得解决。”

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