Des scientifiques ont construit ce générateur de nombres aléatoires ultra-rapide alimenté par laser

À l'aide d'un seul laser à l'échelle d'une puce, les scientifiques ont réussi à générer des flux de particules complètement aléatoires. nombres à environ 100 fois la vitesse des systèmes générateurs de nombres aléatoires les plus rapides actuellement disponibles. utilisé.

Le nouveau système, décrit comme "génération de bits aléatoires ultrarapides massivement parallèles", pourrait être utilisé pour générer les clés cryptographiques qui sécurisent les données et les transactions hautement sensibles, qui risquent actuellement d'être attaquées par des pirates informatiques dotés d'une puissance informatique toujours croissante.

Le hasard a un rôle fondamental à jouer en cryptographie: plus une clé de sécurité est aléatoire, plus il est difficile d’utiliser les mathématiques logiques pour déchiffrer le code. C'est pourquoi des générateurs de nombres aléatoires sont utilisés pour chiffrer les données: la technologie crée des flux de bits qui peuvent à leur tour être utilisés pour produire des clés de cryptographie très solides.

VOIR: Politique de sensibilisation et de formation à la sécurité (Prime TechRepublic)

Il existe de nombreuses façons de générer des nombres aléatoires, dont la plus connue remonte à des milliers d’années: par exemple, un simple dé ou un simple lancer de pièce de monnaie donne des résultats imprévisibles. C’est ce que la cryptographie moderne tente d’imiter.

Bien entendu, la génération manuelle de nombres aléatoires est incapable de répondre à l’ampleur de la demande en matière de sécurité des données. Pour créer de grandes quantités de nombres aléatoires à grande échelle, de nouvelles technologies ont été développées pour traduire rapidement en bits, ou nombres, le comportement imprévisible de certains phénomènes naturels.

Les lasers, par exemple, sont constitués de minuscules photons quantiques qui se comportent de manière chaotique et imprévisible – et les fluctuations aléatoires du les particules qui composent un faisceau laser peuvent être détectées par un ordinateur, pour être traduites en séquences de nombres complètement non déterministe.

Bien que les propriétés imprévisibles des lasers aient déjà été utilisées pour générer des nombres aléatoires, ces systèmes sont limités. Les systèmes laser ne sont pas capables de produire de nombreux nombres très rapidement, ni de générer simultanément des nombres à partir d’un seul faisceau.

"Habituellement, ces générateurs physiques de nombres aléatoires ne sont pas très rapides – c'est un problème", a déclaré Hui Cao, professeur de physique appliquée à l'Université de Yale, qui a dirigé l'étude. "En outre, ils sont séquentiels, c'est-à-dire qu'ils ne génèrent généralement qu'un seul flux binaire. Ils ne peuvent pas générer plusieurs flux binaires simultanément. Et dans chaque flux, le débit est relativement faible, ce qui l’empêche de générer très rapidement beaucoup de nombres aléatoires. » 

Dans le même temps, le besoin d’un système capable de produire des nombres aléatoires à grande échelle augmente rapidement. Alors que les réseaux se développent de manière toujours plus connectée, il devient nécessaire d’augmenter le taux de production de nombres aléatoires pour suivre le rythme de la demande et garantir que les données sensibles sont correctement protégé.

Pour améliorer le rendement des générateurs de nombres aléatoires laser, Cao et son équipe ont créé un laser unique compact et ont peaufiné la conception de la cavité laser pour la faire ressembler à un sablier. Lorsque le laser est allumé, les ondes lumineuses ricochent entre les deux extrémités du sablier, résonnant simultanément dans l'appareil; les fluctuations de l'intensité des particules quantiques de lumière sont enregistrées par une caméra rapide, pour être traduites par un ordinateur en séries aléatoires de nombres.

Grâce à la nouvelle conception, la cavité agit donc comme un résonateur pour les ondes lumineuses, ce qui signifie que les ondes lumineuses sont aléatoires. les bits peuvent être générés en parallèle, même avec une seule diode laser – une première pour les nombres aléatoires basés sur la lumière générateurs.

Les résultats sont prometteurs, tant en termes de rapidité que d'échelle: grâce au nouveau système d'amplification, Cao et son équipe ont généré environ 250 térabits, ou 250 000 gigabits, ou bits aléatoires par seconde, ce qui est plus de deux ordres de grandeur supérieur au plus rapide systèmes actuels. Les chercheurs ont déclaré que la technologie pouvait également être étendue de manière « significative ».

"Cela ouvre vraiment une nouvelle voie sur la manière de générer des nombres aléatoires beaucoup plus rapidement, et nous n'avons pas encore atteint la limite", a déclaré Cao. "En ce qui concerne jusqu'où cela peut aller, je pense qu'il reste encore beaucoup à explorer." 

VOIR: Les groupes de cybercriminalité vendent leurs compétences en matière de piratage informatique. Certains pays achètent

Toutefois, pour que la technologie soit prête à être utilisée dans la pratique, il sera nécessaire de créer une puce compacte qui intègre à la fois le laser et les photodétecteurs qui pourraient envoyer directement et rapidement des mesures aux ordinateurs dans temps réel.

Alors que de nombreuses entreprises recherchent des moyens innovants d’exploiter les particules lumineuses pour générer des nombres aléatoires, le domaine risque d’être très occupé au cours des prochaines années.

La société quantique basée au Royaume-Uni Nu Quantum, par exemple, est travailler sur un appareil capable d'émettre et de détecter des particules quantiques de lumière, appelés photons uniques. À long terme, les fondateurs de Nu Photon espèrent que cette technologie sera utilisée pour construire des ordinateurs quantiques à grande échelle; Pour l'instant, cependant, la startup travaille avec le Laboratoire national de physique pour commercialiser le dispositif de génération de nombres aléatoires quantiques.