Ученые из Принстонского университета и Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) Министерства энергетики США разрабатывают прототип такой системы, как сообщалось на этой неделе в журнале Nature. Их новаторский подход, названный «протоколом с нулевым разглашением», позволял проверять наличие боеголовок вообще без сбора какой-либо секретной информации.«Цель состоит в том, чтобы доказать с необходимой степенью уверенности, что объект является настоящей ядерной боеголовкой, ничего не узнавая о материалах и конструкции самой боеголовки», — сказал физик Роберт Голдстон, соавтор статьи, исследователь термоядерного синтеза и бывший директор.
PPPL и профессор астрофизических наук в Принстоне.Несмотря на то, что на протяжении многих лет были предприняты многочисленные усилия по разработке систем для проверки фактического содержания боеголовок, подпадающих под действие договоров о разоружении, в настоящее время такие методы не используются для проверки договоров.Подсчет боеголовокВместо этого традиционные переговоры по ядерному оружию сосредоточены на сокращении стратегических или дальних систем доставки, таких как бомбардировщики, подводные лодки и баллистические ракеты, без проверки их боеголовок.
Но такого подхода может оказаться недостаточно, когда в будущих переговорах речь пойдет о тактическом и неразвернутом ядерном оружии, которое не находится в системах большой дальности. «Что мы действительно хотим сделать, так это подсчитать боеголовки», — сказал физик Александр Глейзер, первый автор статьи и доцент Принстонской школы общественных и международных отношений им. Вудро Вильсона и факультета механической и аэрокосмической техники.
Система, которую разрабатывают Глейзер и Голдстон, могла бы сравнить боеголовку, подлежащую проверке, с известной настоящей боеголовкой, чтобы увидеть, соответствует ли оружие.
Это можно сделать, направив нейтроны высокой энергии в каждую боеголовку и записав, сколько нейтронов прошло через детекторы, расположенные на другой стороне. Прошедшие нейтроны будут добавлены к тем, которые уже «предварительно загружены» в детекторы владельцем боеголовок, и если общее количество нейтронов будет одинаковым для каждой боеголовки, будет найдено соответствующее оружие. Но разные суммы покажут, что предполагаемая боеголовка на самом деле была подделкой.
Перед испытанием инспектор решал, какой предварительно заряженный детектор будет сочетаться с какой боеголовкой.В этом процессе не будут измеряться секретные данные, и не будут использоваться электронные компоненты, которые могут быть уязвимы для взлома и слежки. «Этот подход действительно очень интересен и элегантен», — сказал Стив Феттер, профессор Школы государственной политики Университета Мэриленда и бывший сотрудник Белого дома. «Главный вопрос — можно ли это реализовать на практике».Проект PPPLПроект по тестированию этого подхода находится в стадии разработки в PPPL.
Проект предусматривает запуск нейтронов высокой энергии по неядерной цели, называемой британским испытательным объектом, которая будет служить заменой для боеголовок. Исследователи сравнят результаты испытаний, отметив, сколько нейтронов проходит через мишень к детекторам пузырьков, которые Йельский университет разрабатывает для этого проекта. Заполненные гелем детекторы будут добавлять прошедшие нейтроны к уже предварительно загруженным, чтобы получить общее количество для каждого теста.Проект был запущен с помощью посевного гранта от Фонда Саймонса из Ванкувера, Канада, который поступил в Принстон через некоммерческую организацию Global Zero.
Поддержка также была оказана Государственным департаментом США, Министерством энергетики (через финансирование разработки предварительного предложения PPPL), а совсем недавно — 3,5 миллиона долларов США в течение пяти лет от Национального управления по ядерной безопасности.Идея доказательства с нулевым разглашением возникла у Глейзера за обедом, который устроил Дэвид Добкин, ученый-компьютерщик, до июня 2014 года декан факультета Принстона. «Я сказал ему, что меня действительно интересует проверка ядерных боеголовок, но ничего не знаю о самой боеголовке», — сказал Глейзер. «В информатике мы называем это доказательством с нулевым разглашением», — сказал Глейзер, — ответил Добкин. «Это было спусковым крючком», — вспоминал Глейзер. «Я пошел домой и начал читать о доказательствах с нулевым разглашением», которые широко используются в таких приложениях, как проверка паролей в Интернете.
Маскирующая информацияЧтение Глейзера привело его к Боазу Бараку, старшему исследователю Microsoft New England, который преподавал информатику в Принстоне и является экспертом в криптологии, науке о сокрытии секретной информации. «Мы начали обсуждения», — сказал Глейзер о Бараке, который помог разработать статистические показатели для проекта PPPL и является третьим соавтором статьи в Nature.Глейзер также обратился к Голдстону, с которым он три года преподавал в Принстонском отделении астрофизических наук. «Я сказал Робу, что для этого проекта нам нужны нейтроны», — вспоминал Глейзер. «И он сказал:« Вот что мы делаем — у нас в лаборатории есть нейтроны с энергией 14 МэВ [или высокой энергии] »».
Глейзер, Голдстон и Барак затем работали вместе, чтобы усовершенствовать концепцию, разрабатывая способы гарантировать, что даже статистические шум — или случайные отклонения — в измерениях не передавал никакой информации.В случае успеха специализированные инспекционные системы, основанные на измерениях радиации, такие как предложенная здесь, могли бы помочь продвинуть переговоры по разоружению за пределы Нового договора о сокращении стратегических наступательных вооружений (Новый договор СНВ) между Соединенными Штатами и Россией, который действует с 2011 по 2021 год. Договор призывает каждую страну сократить свой арсенал развернутых стратегических ядерных вооружений до 1550 единиц, то есть в общей сложности до 3100 единиц к 2018 году.В новый договор СНВ не включено более 4000 неразвернутых стратегических и тактических вооружений в арсенале каждой страны.
Именно это оружие, отмечают авторы статьи в Nature, может стать частью будущих переговоров, «которые, вероятно, потребуют проверки отдельных боеголовок, а не целых систем доставки». По словам авторов, для глубокого сокращения ядерных арсеналов и окончательного марша к нулю потребуется способность достоверно подсчитывать отдельные боеголовки.