Professeur Wang Qijie, le scientifique principal dans le développement du système laser, photographié avec un prototype. Crédit :NTU Singapour
Une équipe internationale de scientifiques a développé un système capable de générer des nombres aléatoires plus de cent fois plus rapidement que les technologies actuelles, ouvrant la voie vers plus vite, moins cher, et un cryptage des données plus sécurisé dans le monde numériquement connecté d'aujourd'hui.
Le système de générateur aléatoire a été développé conjointement par des chercheurs de l'Université technologique de Nanyang, Singapour (NTU Singapour), Université de Yale, et Trinity College Dublin, et fabriqué en NTU.
Les nombres aléatoires sont utilisés à diverses fins, tels que la génération de clés de cryptage de données et de mots de passe à usage unique (OTP) dans les processus quotidiens tels que les services bancaires en ligne et le commerce électronique pour renforcer leur sécurité.
Le système utilise un laser avec une cavité spéciale en forme de sablier pour générer des motifs aléatoires, qui sont formés par des rayons lumineux se réfléchissant et interagissant les uns avec les autres à l'intérieur de la cavité. En lisant les patrons, le système génère plusieurs séries de nombres aléatoires en même temps (voir Image 1).
Les chercheurs ont découvert que, comme les flocons de neige, aucune séquence de nombres générée à l'aide du système n'était la même, en raison de la nature imprévisible de la façon dont les rayons lumineux se réfléchissent et interagissent les uns avec les autres dans la cavité.
Le laser utilisé dans le système mesure environ un millimètre de long, plus petit que la plupart des autres lasers. Il est également économe en énergie et peut être utilisé avec n'importe quelle prise de courant domestique, car il ne nécessite qu'un courant d'un ampère (1A).
Professeur Wang Qijie, le scientifique principal dans le développement du système laser, photographié avec un gros plan du prototype. Crédit :NTU Singapour
Dans leur étude publiée dans l'une des principales revues scientifiques au monde Science le 26 février 2021, les chercheurs ont vérifié l'efficacité de leur générateur de nombres aléatoires à l'aide de deux tests, dont un publié par le National Institute of Standards and Technology des États-Unis.
L'équipe de recherche a prouvé que le générateur de nombres aléatoires fabriqué par NTU, qui est plus rapide et plus sûr que les technologies comparables existantes, pourrait aider à protéger les données des utilisateurs dans un monde qui repose de plus en plus sur les transactions Internet (voir l'image 2).
Professeur Wang Qijie de l'École de génie électrique et électronique de NTU et de l'École des sciences physiques et mathématiques, ainsi que l'Institut de photonique, qui a dirigé l'équipe NTU impliquée dans la recherche internationale, mentionné, « Les générateurs de nombres aléatoires actuels gérés par des ordinateurs sont bon marché et efficaces. Cependant, ils sont vulnérables aux attaques, car les pirates pourraient prédire les futures séquences de nombres s'ils découvraient l'algorithme utilisé pour générer les nombres. Notre système est plus sûr car il utilise une méthode imprévisible pour générer des nombres, rendant impossible la réplication même pour ceux qui ont le même appareil."
Le système conçu par NTU enregistre les motifs lumineux provoqués par la réflexion d'un faisceau laser, qu'il utilise ensuite pour générer une série de nombres aléatoires. Crédit :NTU Singapour
Dr Zeng Yongquan, un chercheur de l'École des sciences physiques et mathématiques de NTU, qui a co-conçu le système laser, a déclaré :« Notre système surpasse les générateurs de nombres aléatoires actuels, car la méthode peut générer simultanément beaucoup plus de séquences aléatoires d'informations à un rythme encore plus rapide."
Le système laser de l'équipe peut également générer environ 250 téraoctets de bits aléatoires par seconde, soit plus de cent fois plus rapidement que les générateurs de nombres aléatoires informatiques actuels.
