Les scientifiques développent un système laser qui génère des nombres aléatoires à des vitesses ultra-rapides


Les scientifiques de NTU développent un système laser qui génère des nombres aléatoires à des vitesses ultra-rapides

Le professeur Wang Qijie, le scientifique en chef du développement du système laser, photographié avec un prototype. Crédit photo: NTU Singapore

Une équipe internationale de scientifiques a développé un système avec lequel des nombres aléatoires peuvent être générés plus de cent fois plus rapidement qu’avec technologies actuelles. Cela ouvre la voie à un cryptage des données plus rapide, moins cher et plus sécurisé dans le connecté numériquement d’aujourd’hui.

Le système générateur de nombres aléatoires a été développé conjointement par des chercheurs de l’Université technologique de Nanyang, Singapour (NTU Singapour), de l’Université de Yale et du Trinity College de Dublin et fabriqué à NTU.

Les nombres aléatoires sont utilisés à diverses fins, par ex. B. générer des clés de cryptage des données et des mots de passe à usage unique (OTP) dans les processus quotidiens tels que les services bancaires en ligne et le commerce électronique pour assurer leur sécurité.

Le système utilise un laser avec une cavité spéciale en forme de sablier pour créer des motifs aléatoires créés par des rayons de lumière réfléchissant et interagissant les uns avec les autres dans la cavité. En lisant le modèle, le système plusieurs séries de nombres aléatoires en même temps (voir 1).

Les chercheurs ont découvert que, comme pour les flocons de neige, il n’y avait pas deux séquences de nombres générées par le système identiques, car les rayons lumineux dans la cavité sont réfléchis de manière imprévisible et interagissent les uns avec les autres.

Le laser utilisé dans le système mesure environ un millimètre de long et est plus petit que la plupart des autres lasers. Il est également économe en énergie et peut être utilisé à partir de n’importe quelle prise domestique, car seulement 1 ampère (1 A) de courant est nécessaire.

Les scientifiques de NTU développent un système laser qui génère des nombres aléatoires à des vitesses ultra-rapides

Le professeur Wang Qijie, le scientifique principal dans le développement du système laser, photographié avec un gros plan du prototype. Crédit photo: NTU Singapore

Publié dans leur étude dans l’une des principales revues scientifiques du 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 US National Institute of Standards and Technology.

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, peut aider à protéger les données des utilisateurs dans un monde qui repose de plus en plus sur les transactions Internet (voir Figure 2).

Le professeur Wang Qijie du Département d’électrique et d’électronique et de physique et de mathématiques du NTU, et l’Institut de photonique, qui a dirigé l’équipe de recherche internationale du NTU, ont déclaré: «Les générateurs de nombres aléatoires actuels alimentés par ordinateur sont bon marché et vous êtes les pirates pourraient prédire les futures séquences de nombres s’ils découvraient l’algorithme utilisé pour générer les nombres. Notre système est plus sécurisé car il utilise une méthode imprévisible de génération de nombres, ce qu’il fait lui-même pour ceux avec qui rend le même appareil impossible à répliquer. « 

Les scientifiques de NTU développent un système laser qui génère des nombres aléatoires à des vitesses ultra-rapides

Le système conçu par NTU enregistre les modèles de lumière provoqués par la réflexion d’un faisceau laser et les utilise ensuite pour générer une série de nombres aléatoires. Crédit photo: NTU Singapore

Dr. Zeng Yongquan, chercheur à la Faculté des sciences physiques et mathématiques de la NTU, qui a aidé à concevoir le système laser, a déclaré: «Notre système surpasse les générateurs de nombres aléatoires actuels car la méthode peut simultanément générer beaucoup plus de séquences d’informations aléatoires sur un même plus rapide. »

Le système laser de l’équipe peut également générer environ 250 téraoctets de bits aléatoires par seconde – plus de cent fois plus vite que les générateurs de nombres aléatoires assistés par ordinateur actuels.







Les fichiers illustrent notre structure laser, l’interférence spatio-temporelle des modes laser afin de générer des fluctuations d’intensité aléatoires pour la génération parallèle de nombres aléatoires. Crédit photo: Kyungduk Kim

À sa vitesse, il ne faudrait au système qu’environ 12 secondes pour générer une série de nombres aléatoires correspondant à la taille des informations dans la plus grande bibliothèque du monde – la US Library of Congress.

L’équipe travaille sur l’avenir du système et travaille sur la préparation de la pour une utilisation pratique en intégrant le laser dans une puce compacte qui peut être utilisée pour alimenter les nombres aléatoires générés directement dans un ordinateur.


Exploiter la nature imprévisible de la mécanique quantique pour générer des nombres vraiment aléatoires


Plus d’information:
« Génération de bits aléatoires ultra-rapide massivement parallèle avec un laser à puce » science (2021). science.sciencemag.org/cgi/doi… 1126 / science.abc2666

Fourni par l’Université technologique de Nanyang

Citation: Les scientifiques un système laser qui génère des nombres aléatoires à des vitesses ultra-rapides (2021, 25 février), qui sera disponible le 25 février 2021 sur https://phys.org/news/2021-02-scientists-laser-random -ultrafast.html ont été récupérés

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