Et si la sécurisation des échanges passait par la physique quantique ?

La sécurité de l’échange d’informations numériques peut être améliorée grâce à un nouveau type de générateur de nombres aléatoires pour le chiffrement développé à l’Université de Linköping en Suède. Les chercheurs à l’origine de l’étude estiment que cette nouvelle technologie ouvre la voie à un nouveau type de communication quantique.

Un générateur de nombres quantiques plus sûr et écologique

Dans un monde de plus en plus connecté, la cybersécurité devient de plus en plus importante pour protéger non seulement les individus, mais aussi les infrastructures nationales et les systèmes bancaires. Et il y a une course permanente entre les hackers et ceux qui tentent de protéger les informations.

Le chiffrement est le moyen le plus courant de protéger les informations. Ainsi, lorsque nous envoyons des e-mails, payons des factures et faisons des achats en ligne, les informations sont chiffrées numériquement.

Pour chiffrer les informations, on utilise un générateur de nombres aléatoires, qui peut être soit un programme informatique, soit le matériel lui-même. Le générateur de nombres aléatoires fournit des clés qui sont utilisées pour chiffrer et déchiffrer les informations à la réception.

Différents types de générateurs de nombres aléatoires offrent différents niveaux d’aléatoire et donc de sécurité. Le matériel est l’option beaucoup plus sûre car l’aléatoire est contrôlé par des processus physiques. Et la méthode matérielle qui offre le meilleur aléatoire est basée sur des phénomènes quantiques – ce que les chercheurs appellent le générateur de nombres quantiques aléatoires (QRNG).

« En cryptographie, il ne suffit pas 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 complètement sûre. Et si les lois de la physique quantique sont vraies, il devrait être impossible d’écouter aux portes sans que le destinataire ne s’en aperçoive », explique Guilherme B Xavier, chercheur au département de génie électrique de l’Université de Linköping.

Un QRNG à base de pérovskite

Son groupe de recherche, ainsi que des chercheurs du département de physique, chimie et biologie (IFM), a développé un nouveau type de QRNG, qui peut être utilisé pour le chiffrement, mais aussi pour les paris et les simulations informatiques. La nouveauté du QRNG des chercheurs de Linköping réside dans l’utilisation de diodes électroluminescentes faites de pérovskite cristalline.

Leur générateur de nombres aléatoires fait partie des meilleurs produits et se compare bien à des produits similaires. Grâce aux propriétés des pérovskites, il a le potentiel d’être moins cher et plus écologique.

Feng Gao est professeur à l’IFM et fait des recherches sur les pérovskites depuis plus d’une décennie. Il pense que le développement récent de diodes électroluminescentes à base de pérovskite (PeLED) offre l’opportunité de révolutionner, par exemple, les instruments optiques.

« Il est possible d’utiliser, par exemple, un laser traditionnel pour un QRNG, mais c’est coûteux. Si la technologie doit finalement trouver sa place dans l’électronique grand public, il est important que le coût soit contenu et que la production soit la plus écologique possible. De plus, les PeLED nécessitent moins d’énergie pour fonctionner », indique Feng Gao.

La prochaine étape consiste à développer davantage le matériau pour le rendre sans plomb et à 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 des données sensibles sont fabriqués en Suède. Si vous achetez un kit complet de générateur de nombres aléatoires dans un autre pays, vous ne pouvez pas être sûr qu’il n’est pas surveillé. »

En synthèse

Les chercheurs de l’Université de Linköping en Suède ont développé un nouveau type de générateur de nombres quantiques aléatoires (QRNG) pour le chiffrement, utilisant des diodes électroluminescentes à base de pérovskite.

Cette technologie pourrait améliorer la sécurité des échanges d’informations numériques de manière plus économique et écologique. Bien que des améliorations soient encore nécessaires, ce QRNG à base de pérovskite a le potentiel de révolutionner la cybersécurité dans les 5 ans à venir.

Pour une meilleure compréhension

Pourquoi le chiffrement est-il important ?

Le chiffrement est essentiel pour protéger les informations sensibles lors des échanges numériques, que ce soit pour les individus, les infrastructures critiques ou les systèmes bancaires.

Comment fonctionne le chiffrement ?

Le chiffrement utilise des générateurs de nombres aléatoires pour produire des clés permettant de chiffrer et déchiffrer les informations. La sécurité dépend du niveau d’aléatoire.

En quoi les QRNG sont-ils supérieurs ?

Les QRNG, basés sur des phénomènes quantiques, offrent un meilleur niveau d’aléatoire et de sécurité que les générateurs logiciels.

Quelle est la nouveauté du QRNG de Linköping ?

Il utilise des diodes électroluminescentes en pérovskite, permettant un coût réduit et une production plus écologique.

Quels sont les avantages des pérovskites ?

Les pérovskites demandent moins d’énergie et ont le potentiel de rendre cette technologie accessible au grand public.

Quelles sont les prochaines étapes ?

Améliorer la durée de vie des pérovskites et les rendre sans plomb, pour une mise en application dans 5 ans.

Pourquoi produire en Suède ?

La production locale permet un meilleur contrôle de la sécurité des composants électroniques sensibles.

Légende illustration principale : Génération de nombres aléatoires quantiques basée sur une diode électroluminescente en pérovskite. Crédit : Magnus Johansson

Article : « Quantum random number generation based on a perovskite light emitting diode » – DOI: 10.1038/s42005-023-01280-3