美国能源部(DOE)普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)已经在实验上证明了可以比较物理对象同时可能保护有关物体本身的敏感信息的系统 。普林斯顿大学和PPPL的研究人员的这项工作标志着在物理世界中应用强大的加密技术的初步确认。

普林斯顿大学机械和航空航天工程研究生，该论文的第一作者塞巴斯蒂安·菲利普说：“这是第一次实物零知识证明的实验性演示。“我们已经将最初设计用于计算任务的现代密码学的一种主要方法转化为用于物理系统。”密码学是伪装信息的科学。

这项研究得到美国能源部国家核安全管理局 通过核查技术联盟的资助 ，标志着一项有希望在未来裁军协议中有用的技术的第一个实验性步骤，等待进一步开发，测试和评估的结果。虽然重要的问题仍然存在，但这项技术最初是在2014年出版的“自然”杂志上发表的一篇论文中提出的，可能有可能证明提出用于裁军的核弹头实际上是真正的弹头。John D.和Catherine T. MacArthur基金会以及纽约卡内基基金会也支持这项工作。

该研究 在9月20日的Nature Communications 的一篇论文中概述 ，是在一组以不同组合排列的2英寸钢和铝立方体上进行的。研究人员首先将立方体组织成指定的“真实”模式，然后组织成许多“虚假”模式。接下来，他们将高能中子发射到每个排列中，并记录了耶鲁大学另一侧生成的气泡中子探测器的数量。当中子与探测器中的过热液滴相互作用时，它会产生稳定的宏观气泡。

为了避免泄露有关立方体的组成和配置的信息，以这种方式产生的气泡被添加到预装到探测器中的气泡中。预加载的设计使得如果出现有效物体，预载荷和用物体检测到的信号之和等于将中子直接射入探测器所产生的计数 - 在它们前面没有物体。

实验发现，“真实”模式的计数等于中子在它们前面没有任何东西发射时预载和物体的总和，而明显不同的“错误”排列的计数显然没有。

“这是一个极其重要的试验示范，说：” 罗伯特Goldston，融合科学家，谁是PPPL前主任和的普林斯顿大学教授的论文的共同作者 天体物理科学。“我们有一个理论上的想法，现在提供了一个经过验证的实际例子。”作为共同作者加入他的是 普林斯顿伍德罗威尔逊公共和国际事务学院机械和航空航天工程和国际事务副教授 Alex Glaser ; 和耶鲁大学医学院高级研究科学家，意大利比萨大学教授Francesco d'Errico。

当进一步开发用于可能的军备控制应用时，该技术会增加从假定弹头的照射到已经由弹头所有者预装到探测器中的气泡的气泡。

如果新的和预先加载的气泡的总数等于通过将中子发射到探测器中而在它们前面没有任何东西产生的计数，那么推定的武器将被证实是真实的。但是，如果预加载加弹头辐射的总数与无物体数不匹配，则被检查的武器将作为恶搞暴露。在测试之前，检查员将随机选择哪个预装载探测器与哪个假定弹头一起使用，以及哪个预加载与弹头一起使用，弹头例如是从所有者的活动库存中选择的。

在敏感的测量中，例如涉及真核弹头的测量，提出的是在该过程中不会暴露或共享分类数据，并且不会使用可能易受篡改或窥探的电子组件。甚至统计噪声 - 或中子测量的随机变化 - 也不会传递数据。实际上，“为了保护零知识财产，信号和噪声都不能携带信息，”作者写道。未来必要的一步是充分评估这一主张，并详细制定和审查运营概念，以确定实际可行性和信息敏感性。

尚待解决的重要问题包括在零知识测量期间获得和确认目标弹头的细节; 建立和维护预装探测器的具体方法，确保检查方的信心，同时不泄露被检查方认为敏感的任何数据; 与在敏感物理环境中对实际核弹头安全部署主动询问测量技术有关的可行性问题，以便为被检查方和检查方提供信心。

Glaser，Goldston和Boaz Barak，哈佛大学计算机科学教授，前普林斯顿大学副教授，在2014 年“自然”杂志的论文中首次提出了关于弹头验证的零知识协议的概念 。该论文引导“外交政策”杂志将作者列为“2014年全球100位思想家”，并促使其他研究中心开展类似项目。“我们很高兴看到这个重要的研究领域获得新的动力，并为国家实验室和大学之间的合作创造了新的机会，”格拉泽说。

原始作品的种子资金来自加拿大温哥华西蒙斯基金会，通过一个名为Global Zero的非营利组织和美国国家核查资产基金会。

PPPL位于新泽西州普林斯伯勒的普林斯顿大学Forrestal校区，致力于创造关于等离子体物理学的新知识 - 超热，带电气体 - 并开发用于产生聚变能的实用解决方案。PPPL研究的结果包括用于反恐怖主义使用的便携式核材料检测器，以及用于分析和预测融合实验结果的普遍使用的计算机代码。该实验室由普林斯顿大学为美国能源部的 科学办公室管理，该办公室是美国物理科学基础研究的最大单一支持者，并致力于解决我们时代的一些最紧迫的挑战。