Génération de nombres aléatoires quantiques basée sur une diode électroluminescente pérovskite. Crédit : Magnus Johansson
Génération de nombres aléatoires quantiques basée sur une diode électroluminescente pérovskite.
L’échange d’informations numériques peut être plus sûr, moins cher et plus respectueux de l’environnement grâce à un nouveau type de générateur de nombres aléatoires pour le cryptage développé à l’Université de Linköping, en Suède. Les chercheurs à l’origine de l’étude estiment que la nouvelle technologie ouvre la voie à un nouveau type de communication quantique.
Dans un monde de plus en plus connecté, la cybersécurité devient de plus en plus importante pour protéger non seulement les individus, mais aussi, par exemple, les infrastructures nationales et les systèmes bancaires. Simultanément, il existe une course permanente entre les pirates informatiques et ceux qui tentent de protéger les informations. Le cryptage reste la principale stratégie de protection des informations. Ainsi, lorsque nous envoyons des e-mails, faisons des achats en ligne ou payons des factures, nos données sont cryptées numériquement.
Génération de nombres aléatoires quantiques basée sur une diode électroluminescente pérovskite. Les doctorants Joakim Argillander et Alvaro Alarcón dans le laboratoire. Crédit : Magnus Johansson
Le rôle des générateurs de nombres aléatoires quantiques
Les générateurs de nombres aléatoires, qui peuvent être des logiciels ou du matériel informatique, jouent un rôle central dans le cryptage. Ces générateurs offrent les clés cruciales utilisées à la fois pour crypter et déverrouiller les informations au destinataire.
Différents types de générateurs de nombres aléatoires offrent différents niveaux de caractère aléatoire et donc de sécurité. Le matériel est l’option la plus sûre car le caractère aléatoire est contrôlé par des processus physiques. Et la méthode matérielle qui offre le meilleur caractère aléatoire est basée sur des phénomènes quantiques – ce que les chercheurs appellent le générateur de nombres aléatoires quantiques, QRNG.
« En cryptographie, il est non seulement important que les nombres soient aléatoires, mais que vous soyez le seul à les connaître. Avec les QRNG, nous pouvons certifier qu’une grande partie des bits générés est privée et donc totalement sécurisée. Et si les lois de la physique quantique sont vraies, il devrait être impossible d’écouter sans que le destinataire ne le découvre », explique Guilherme B. Xavier, chercheur au département de génie électrique de l’université de Linköping.
Guilherme B. Xavier, professeur agrégé à l’Université de Linköping, Suède. Crédit : Magnus Johansson
Innovations en QRNG : l’avantage pérovskite
Son groupe de recherche, en collaboration avec des chercheurs du Département de physique, chimie et biologie (IFM), a développé un nouveau type de QRNG, qui peut être utilisé pour le cryptage, mais aussi pour les paris et les simulations informatiques. La nouveauté du QRNG des chercheurs de Linköping est l’utilisation de diodes électroluminescentes fabriquées à partir de pérovskite, un matériau cristallin.
Leur générateur de nombres aléatoires est parmi les meilleurs produits et se compare bien aux produits similaires. Grâce aux propriétés des pérovskites, elles ont le potentiel d’être moins chères et plus respectueuses de l’environnement.
Feng Gao est professeur à l’IFM et étudie les pérovskites depuis plus d’une décennie. Il estime que le développement récent des diodes électroluminescentes à pérovskite (PeLED) signifie qu’il existe une opportunité de révolutionner, par exemple, les instruments optiques.
« Il est possible d’utiliser, par exemple, un laser traditionnel pour le QRNG, mais cela coûte cher. Si cette technologie doit finalement trouver sa place dans l’électronique grand public, il est important que les coûts restent bas et que la production soit aussi respectueuse de l’environnement que possible. De plus, les PeLED ne nécessitent pas autant d’énergie pour fonctionner », explique Feng Gao.
Feng Gao, professeur à l’Université de Linköping, Suède. Crédit : Magnus Johansson
Perspectives et développements futurs
La prochaine étape consistera à développer davantage le matériau afin de rendre la pérovskite sans plomb et de prolonger sa durée de vie, qui est actuellement de 22 jours. Selon Guilherme B. Xavier, leur nouveau QRNG pourrait être disponible pour une utilisation en cybersécurité d’ici cinq ans.
« C’est un avantage si les composants électroniques destinés à être utilisés pour des données sensibles sont fabriqués en Suède. Si vous achetez un kit complet de générateur d’aléas dans un autre pays, vous ne pouvez pas être sûr qu’il n’est pas surveillé.
L’étude a été financée par le Conseil suédois de la recherche, la Fondation Knut et Alice Wallenberg par l’intermédiaire du Centre Wallenberg de technologie quantique et le Conseil européen de la recherche.
