《经济学人》双语：光学计算会颠覆密码学 ？

原文标题：
Optical cryptography
A better way to process encrypted data
Optical computing may enable a cryptographic breakthrough
光学加密
处理加密信息的更佳方式
光学计算很可能带来密码学突破
 
Fully homomorphic encryption is easy if you do it with light
光可以简化全同态加密
 
[Para.1]
The digitisation of modern life means data security is ever more important.
现代生活的数字化意味着数据安全变得越发重要。
 
Data in storage and transit are normally encrypted, and therefore safe from prying eyes.
存储和传输的信息一般都会加密，以免信息泄露。
 
But for computation to happen, they usually have to be unencrypted first.
但是计算最初一般不会加密。
 
This is a particular problem with so­called cloud computing (in reality, just row upon row of stacks of computers in server farms), which happens beyond a data­owner’s control.
这是所谓云计算(事实上，只是服务器集群里一排排的计算机)的问题，且信息所有者无法控制。
 
And it is getting worse, as more and more devices refer calculations back to various clouds, rather than doing them locally.

由于越来越多的设备将计算转回到各种云上进行，而不是在本地进行，这使得情况变得越发糟糕。

[Para.2]
A possible answer is a technique called fully homomorphic encryption(FHE).
解决方案可能是一种叫做全同态加密(FHE)的技术。
 
This permits computation directly on encrypted data.
这种技术允许直接计算加密信息。
 
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.
有密码的人能通过FHE向云端发送信息，让云端加工信息，并在没有风险的情况下得到结果回馈。
 
[Para.3]
The difficulty with this approach is that it is slow. Very slow.
这种方法的缺点是它很慢，非常慢。
 
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.
英国一家小公司Optalysys的老板Nick New说，一般计算未加密的信息仅需要一秒，而用FHE可能就要一百万秒。
 
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，正如他的公司名称所示，不用电子计算，而用光学计算。
 
[Para.4]
Optical computing encodes data in beams of light instead of electric currents.
The computation is done by manipulating the beams.
光学计算以光束而非电流来加密信息。通过操纵光束来完成计算。
 
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.
这很适用于一种数学运算，叫做线性代数。而且幸运的是傅里叶运算，是一种可以加速FHE中乘法运算的方式，很容易用这种方式处理。
 
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先生认为FHE和光学计算结合在一起，可以将他推定的问题中的运算时间从一百万秒减少到十秒和一百秒之间。
 
[Para.5]
In Optalysys’s system, the information is encoded into the phase and amplitude of many different beams.
在 Optalysys的系统里，信息被加密为许多不同光束的相位和振幅。
 
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，这些光束通过被称为波导的结构向特定方向发送，然后被射入自由空间，在那里它们相互结合并相互干扰。
 
[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.
当产生的波前通过一个特别设计的透镜时，计算就发生了，透镜的输出被转换成电信号，由相机进行更常规的处理。
 
A bonus is that, like all optical computing, the actual computation consumes no energy, saving both money and carbon-dioxide emissions.
一个好处是，像所有的光学计算一样，实际的计算不消耗任何能源，既节省了金钱，又减少了二氧化碳的排放。
 
（恭喜读完，本篇英语词汇量350左右）
原文出自：2022年12月24日《The Economist》Science&technology版块。

精读笔记来源于：自由英语之路

本文翻译整理: Guo Zhenyan本文编辑校对: Irene
仅供个人英语学习交流使用。

【补充资料】（来自于网络）
光计算技术（ptical computing technology） 采用光学方法来实现运算处理和数据传输的技术和设备。光计算技术广义上包括光学外部设备、光存储、光互联和光处理器等。光计算具有二维并行处理、高速度、大容量、空间传输和抗电磁干扰等优点，一般可归纳为数字光计算和模拟－数字光计算。数字光计算考虑采用光存储、光互联和光处理器。由于全光计算的器件在技术上尚不成熟，还没有公认的全光数字处理器体系结构。光学神经网络主要特点是群并行性、高互连密度、联想和容错，主要的研究内容是通过光学方法来实现神经网络模型。
 
全同态加密Fully Homomorphic Encryption：同态加密是上世纪80年代提出来的一种能保护数据隐私的加密算法，2009年IBM的Craig Gentry首次提出了一种基于理想格的全同态算法。 如果一个算法能满足：1）加法同态2）乘法同态，那么，我们称之为全同态算法。
 
Optalysys公司成立于2013年，是一家从剑桥大学走出来的初创企业，也是全球首家致力于开发光学计算并获得专利认证的公司。Optalysys的光学协同处理器已经实现了基于图像的深度学习模式，也就是为我们熟知的卷积神经网络(Convolutional Neural Networks)。采用的是光学处理技术而非电子处理技术。通过结合当下最先进的液晶微显示器，Optalysys的系统具有卓越的处理能力，其耗电量仅为电子处理技术的一小部分。通过Optalysys的光学技术能使这些操作以光速并行，提升了训练数据深层次挖掘以及推理的速度。这对于需要对大量图片数据进行高速处理的应用来说是绝佳的解决方案，这其中涉及的行业包括无人驾驶、医学图像分析以及安全系统。目前为止，即便是最快的电子处理器也无法实现这一功能。
 
傅里叶变换Fourier transforms和傅里叶级数是有史以来最伟大的数学发现之一。它们帮助我们将函数分解成其基本成分。它们揭示了任何数学函数的基本模块，并让我们能够使用这些模块，以便更好地理解和运算它们。很大一部分分析已经完成，数学运算也变得容易多了。傅里叶级数以及傅里叶变换在所有科学领域都有大量的应用，如电子工程、物理和生物。
 
振幅（Amplitude）是波的高度，通常与功率有关。高电场=高磁场=高振幅=高功率。相位（Phase）不是一个射频信号的特性，而是两个或多个共享同一频率的信号之间的关系。相位涉及两个波形的振幅波峰和波谷位置之间的关系。相位可以用距离、时间或度数来衡量。如果同一频率的两个信号的峰值同时精确对齐，则称之为同相；反之，如果同一频率的两个信号的峰值不同时精确对齐，则称之为异相。
 
【重点句子】（3 个）
Data in storage and transit are normally encrypted, and therefore safe from prying eyes.
存储和传输的信息一般都会加密，以免信息泄露。
 
A possible answer is a technique called fully homomorphic encryption(FHE).
解决方案可能是一种叫做全同态加密(FHE)的技术。
 
Optical computing encodes data in beams of light instead of electric currents. The computation is done by manipulating the beams.
光学计算以光束而非电流来加密信息。通过操纵光束来完成计算。