Генерация квантовых случайных чисел на основе перовскитного светодиода.
Кредит: Магнус Йоханссон

Обмен цифровой информацией может стать безопаснее, дешевле и экологичнее с помощью нового типа генератора случайных чисел для шифрования, разработанного в Университете Линчёпинга, Швеция. Исследователи, стоящие за исследованием, полагают, что новая технология прокладывает путь к новому типу квантовой связи.

В мире, который становится все более взаимосвязанным, кибербезопасность становится все более важной для защиты не только отдельных лиц, но и, например, национальной инфраструктуры и банковских систем. И продолжается борьба между хакерами и теми, кто пытается защитить информацию. Наиболее распространенным способом защиты информации является шифрование. Поэтому, когда мы отправляем электронные письма, оплачиваем счета и делаем покупки в Интернете, информация шифруется в цифровом виде.

Для шифрования информации используется генератор случайных чисел , которым может быть как компьютерная программа, так и само оборудование. Генератор случайных чисел предоставляет ключи, которые используются как для шифрования, так и для разблокировки информации на принимающей стороне.

Различные типы генераторов случайных чисел обеспечивают разные уровни случайности и, следовательно, безопасности. Аппаратное обеспечение является гораздо более безопасным вариантом, поскольку случайность контролируется физическими процессами. А аппаратный метод, обеспечивающий наилучшую случайность, основан на квантовых явлениях — том, что исследователи называют квантовым генератором случайных чисел, QRNG.

«В криптографии важно не только то, чтобы числа были случайными, но и то, что вы единственный, кто знает о них. С помощью QRNG мы можем подтвердить, что большое количество сгенерированных битов является конфиденциальным и, следовательно, полностью безопасным. И если законы квантовой физики верны, поэтому невозможно подслушать, чтобы получатель не узнал об этом», — говорит Гильерме Б. Ксавье, исследователь кафедры электротехники Университета Линчёпинга.

Его исследовательская группа вместе с исследователями из Департамента физики, химии и биологии (IFM) разработала новый тип QRNG, который можно использовать для шифрования, а также для ставок и компьютерного моделирования. Новой особенностью QRNG исследователей из Линчёпинга является использование светодиодов, изготовленных из кристаллоподобного материала перовскита. Исследование опубликовано в журнале Communications Physics.

Генерация квантовых случайных чисел на основе перовскитного светодиода. Аспиранты Хоаким Аргилландер и Альваро Аларкон в лаборатории.
Кредит: Магнус Йоханссон

Их генератор случайных чисел является одним из лучших и хорошо сравнивается с аналогичными продуктами. Благодаря свойствам перовскитов он потенциально может быть более дешевым и экологически чистым.

Фэн Гао — профессор IFM и занимается исследованием перовскитов более десяти лет. Он считает, что недавняя разработка перовскитных светоизлучающих диодов (PeLED) означает, что существует возможность произвести революцию, например, в оптических приборах.

«Можно использовать, например, традиционный лазер для QRNG, но это дорого. Если технология в конечном итоге найдет свое применение в бытовой электронике, важно, чтобы стоимость была низкой, а производство было максимально экологически чистым. Кроме того, для работы PeLED не требуется столько энергии», — говорит Фэн Гао.

Следующим шагом является дальнейшая разработка материала, чтобы сделать перовскит бессвинцовым и продлить срок его службы, который в настоящее время составляет 22 дня. По словам Гильерме Б. Ксавьера, их новый QRNG может быть доступен для использования в сфере кибербезопасности в течение пяти лет.

«Это преимущество, если электронные компоненты, которые будут использоваться для конфиденциальных данных, производятся в Швеции. Если вы покупаете полный комплект генератора случайных чисел в другой стране, вы не можете быть уверены, что за ним не следят».