原文標(biāo)題：
Optical cryptography
A better way to process encrypted data
Optical computing may enable a cryptographic breakthrough
光學(xué)加密
處理加密信息的更佳方式
光學(xué)計(jì)算很可能帶來(lái)密碼學(xué)突破
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Fully homomorphic encryption is easy if you do it with light
光可以簡(jiǎn)化全同態(tài)加密
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[Para.1]
The digitisation of?modern?life means?data?security?is?ever?more?important.
現(xiàn)代生活的數(shù)字化意味著數(shù)據(jù)安全變得越發(fā)重要。
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Data?in?storage?and?transit?are normally?encrypted,?and?therefore?safe from?prying?eyes.
存儲(chǔ)和傳輸?shù)男畔⒁话愣紩?huì)加密，以免信息泄露。
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But?for?computation?to happen,?they?usually?have?to?be?unencrypted?first.
但是計(jì)算最初一般不會(huì)加密。
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This?is?a?particular?problem?with?so-called?cloud?computing?(in?reality,?just?row?upon?row?of?stacks?of?computers?in?server?farms),?which?happens?beyond?a?data-owner’s?control.
這是所謂云計(jì)算(事實(shí)上，只是服務(wù)器集群里一排排的計(jì)算機(jī))的問(wèn)題，且信息所有者無(wú)法控制。
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And it is getting worse, as more and more devices refer calculations back to various clouds, rather than doing them locally.

由于越來(lái)越多的設(shè)備將計(jì)算轉(zhuǎn)回到各種云上進(jìn)行，而不是在本地進(jìn)行，這使得情況變得越發(fā)糟糕。

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[Para.2]
A?possible?answer?is?a?technique?called?fully?homomorphic?encryption(FHE).
解決方案可能是一種叫做全同態(tài)加密(FHE)的技術(shù)。
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This?permits?computation?directly?on?encrypted?data.
這種技術(shù)允許直接計(jì)算加密信息。
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Someone with correct?key?could,?using?FHE,?send?information?to?a?cloud,?have?it?processed?there,?and?get?the?results?back?without?putting?anything?sensitive?at?risk.
有密碼的人能通過(guò)FHE向云端發(fā)送信息，讓云端加工信息，并在沒(méi)有風(fēng)險(xiǎn)的情況下得到結(jié)果回饋。
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[Para.3]
The?difficulty?with?this?approach?is?that?it?is?slow.?Very?slow.
這種方法的缺點(diǎn)是它很慢，非常慢。
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Nick?New,?boss?of?Optalysys,?a?small?firm?in?Britain,?says?a?computation?that?takes?a?second?on?unencrypted?data?might?require?1mseconds?with?FHE.
英國(guó)一家小公司Optalysys的老板Nick New說(shuō)，一般計(jì)算未加密的信息僅需要一秒，而用FHE可能就要一百萬(wàn)秒。
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Mr?New’s?answer,?as?his?firm’s?name?suggests,?is?to?employ?optical?rather?than?electronic?computing.
New先生的方案是，正如他的公司名稱(chēng)所示，不用電子計(jì)算，而用光學(xué)計(jì)算。
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[Para.4]
Optical?computing?encodes?data?in?beams?of?light?instead?of?electric?currents.
The?computation?is?done?by?manipulating?the?beams.
光學(xué)計(jì)算以光束而非電流來(lái)加密信息。通過(guò)操縱光束來(lái)完成計(jì)算。
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This works well for a type of mathematics called linear algebra—and luckily, Fourier transforms, a way of speeding up all the multiplications involved in FHE, are easily handled this way.
這很適用于一種數(shù)學(xué)運(yùn)算，叫做線性代數(shù)。而且幸運(yùn)的是傅里葉運(yùn)算，是一種可以加速FHE中乘法運(yùn)算的方式，很容易用這種方式處理。
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Mr?New?reckons?FHE?and?optical?computing?together?would?reduce?the?processing?time?in?his?putative?problem?from?1m?seconds?to?between?ten?and?100.
New先生認(rèn)為FHE和光學(xué)計(jì)算結(jié)合在一起，可以將他推定的問(wèn)題中的運(yùn)算時(shí)間從一百萬(wàn)秒減少到十秒和一百秒之間。
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[Para.5]
In?Optalysys’s?system,?the?information?is?encoded?into?the?phase?and?amplitude?of?many?different?beams.
在 Optalysys的系統(tǒng)里，信息被加密為許多不同光束的相位和振幅。
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These?are?then?sent?in?particular?directions?by?structures?called?wave?guides,?before?being?shone?into?free?space,?where?they?combine?and?interfere?with?each?other.
然后，這些光束通過(guò)被稱(chēng)為波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)向特定方向發(fā)送，然后被射入自由空間，在那里它們相互結(jié)合并相互干擾。
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[Para.6]
The computation happens when the resulting wavefront passes through a specially designed lens, the output of which is translated into an electrical signal, for more conventional processing, by a camera.
當(dāng)產(chǎn)生的波前通過(guò)一個(gè)特別設(shè)計(jì)的透鏡時(shí)，計(jì)算就發(fā)生了，透鏡的輸出被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由相機(jī)進(jìn)行更常規(guī)的處理。
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A bonus is that, like all optical computing, the actual computation consumes no energy, saving both money and carbon-dioxide emissions.
一個(gè)好處是，像所有的光學(xué)計(jì)算一樣，實(shí)際的計(jì)算不消耗任何能源，既節(jié)省了金錢(qián)，又減少了二氧化碳的排放。
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（恭喜讀完，本篇英語(yǔ)詞匯量350左右）
原文出自：2022年12月24日《The Economist》Science&technology版塊。

精讀筆記來(lái)源于：自由英語(yǔ)之路

本文翻譯整理: Guo Zhenyan本文編輯校對(duì): Irene
僅供個(gè)人英語(yǔ)學(xué)習(xí)交流使用。

【補(bǔ)充資料】（來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)）
光計(jì)算技術(shù)（ptical computing technology）?采用光學(xué)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)算處理和數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)和設(shè)備。光計(jì)算技術(shù)廣義上包括光學(xué)外部設(shè)備、光存儲(chǔ)、光互聯(lián)和光處理器等。光計(jì)算具有二維并行處理、高速度、大容量、空間傳輸和抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，一般可歸納為數(shù)字光計(jì)算和模擬－數(shù)字光計(jì)算。數(shù)字光計(jì)算考慮采用光存儲(chǔ)、光互聯(lián)和光處理器。由于全光計(jì)算的器件在技術(shù)上尚不成熟，還沒(méi)有公認(rèn)的全光數(shù)字處理器體系結(jié)構(gòu)。光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要特點(diǎn)是群并行性、高互連密度、聯(lián)想和容錯(cuò)，主要的研究?jī)?nèi)容是通過(guò)光學(xué)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。
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全同態(tài)加密Fully Homomorphic Encryption：同態(tài)加密是上世紀(jì)80年代提出來(lái)的一種能保護(hù)數(shù)據(jù)隱私的加密算法，2009年IBM的Craig Gentry首次提出了一種基于理想格的全同態(tài)算法。?如果一個(gè)算法能滿(mǎn)足：1）加法同態(tài)2）乘法同態(tài)，那么，我們稱(chēng)之為全同態(tài)算法。
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Optalysys公司成立于2013年，是一家從劍橋大學(xué)走出來(lái)的初創(chuàng)企業(yè)，也是全球首家致力于開(kāi)發(fā)光學(xué)計(jì)算并獲得專(zhuān)利認(rèn)證的公司。Optalysys的光學(xué)協(xié)同處理器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了基于圖像的深度學(xué)習(xí)模式，也就是為我們熟知的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Convolutional Neural Networks)。采用的是光學(xué)處理技術(shù)而非電子處理技術(shù)。通過(guò)結(jié)合當(dāng)下最先進(jìn)的液晶微顯示器，Optalysys的系統(tǒng)具有卓越的處理能力，其耗電量?jī)H為電子處理技術(shù)的一小部分。通過(guò)Optalysys的光學(xué)技術(shù)能使這些操作以光速并行，提升了訓(xùn)練數(shù)據(jù)深層次挖掘以及推理的速度。這對(duì)于需要對(duì)大量圖片數(shù)據(jù)進(jìn)行高速處理的應(yīng)用來(lái)說(shuō)是絕佳的解決方案，這其中涉及的行業(yè)包括無(wú)人駕駛、醫(yī)學(xué)圖像分析以及安全系統(tǒng)。目前為止，即便是最快的電子處理器也無(wú)法實(shí)現(xiàn)這一功能。
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傅里葉變換Fourier transforms和傅里葉級(jí)數(shù)是有史以來(lái)最偉大的數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)之一。它們幫助我們將函數(shù)分解成其基本成分。它們揭示了任何數(shù)學(xué)函數(shù)的基本模塊，并讓我們能夠使用這些模塊，以便更好地理解和運(yùn)算它們。很大一部分分析已經(jīng)完成，數(shù)學(xué)運(yùn)算也變得容易多了。傅里葉級(jí)數(shù)以及傅里葉變換在所有科學(xué)領(lǐng)域都有大量的應(yīng)用，如電子工程、物理和生物。
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振幅（Amplitude）是波的高度，通常與功率有關(guān)。高電場(chǎng)=高磁場(chǎng)=高振幅=高功率。相位（Phase）不是一個(gè)射頻信號(hào)的特性，而是兩個(gè)或多個(gè)共享同一頻率的信號(hào)之間的關(guān)系。相位涉及兩個(gè)波形的振幅波峰和波谷位置之間的關(guān)系。相位可以用距離、時(shí)間或度數(shù)來(lái)衡量。如果同一頻率的兩個(gè)信號(hào)的峰值同時(shí)精確對(duì)齊，則稱(chēng)之為同相；反之，如果同一頻率的兩個(gè)信號(hào)的峰值不同時(shí)精確對(duì)齊，則稱(chēng)之為異相。
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【重點(diǎn)句子】（3?個(gè)）
Data?in?storage?and?transit?are normally?encrypted,?and?therefore?safe from?prying?eyes.
存儲(chǔ)和傳輸?shù)男畔⒁话愣紩?huì)加密，以免信息泄露。
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A?possible?answer?is?a?technique?called?fully?homomorphic?encryption(FHE).
解決方案可能是一種叫做全同態(tài)加密(FHE)的技術(shù)。
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Optical?computing?encodes?data?in?beams?of?light?instead?of?electric?currents.?The?computation?is?done?by?manipulating?the?beams.
光學(xué)計(jì)算以光束而非電流來(lái)加密信息。通過(guò)操縱光束來(lái)完成計(jì)算。
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