Annonces - Le développement d'un générateur de nombres aléatoires quantique

Des chercheurs du CNRC jouent les dés d'Einstein

Le 24 novembre 2011

Selon la mécanique quantique, l’incertitude dans les mesures expérimentales fait partie intégrante de la nature – une notion qu’Albert Einstein comparait de manière désobligeante à « faire rouler les dés ». Cette nature aléatoire réelle contraste avec les dés conventionnels, dont le mouvement obéit aux lois de la mécanique classique, et est donc pseudo-aléatoire. Si on a toute l’information physique concernant les conditions initiales, on peut prédire précisément le résultat du lancement d’un dé. Maintenant, dans un article publié dans le numéro en ligne de la revue Optics Express, une équipe du Conseil national de recherches du Canada (CNRC) dirigée par M. Benjamin Sussman a réussi à utiliser des fluctuations de mécanique quantique pour créer un analogue physique d’un dé réellement aléatoire. Ce qui est plus important, on peut rouler leur dé très rapidement et mesurer les résultats facilement, ce qui permettra de transformer la sécurité des futurs réseaux d’information haute vitesse – à partir du chiffrement des communications militaires, jusqu’à la sécurisation des achats en ligne faits par les particuliers et la génération de nombres aléatoires pour les loteries ou les applications informatiques haute performance.

Les dispositifs dont la sécurité dépend de suites de nombres aléatoires sont utilisés partout et les suites servent de clés cryptographiques dans de nombreux protocoles. Cependant, la production rapide et fiable de suites de nombres vraiment aléatoires demeure un défi. La plupart des technologies actuelles dépendent de suites de nombres produites par des algorithmes informatiques qui sont en réalité déterministes, c’est-à-dire qu’elles n’ont l’apparence d’être aléatoires. En raison de la prolifération de technologies qui dépendent de suites de nombres aléatoires, le fait que les nombres ne sont pas réellement aléatoires devient de plus en plus problématique.

M. Sussman et son équipe ont développé une solution nouvelle. Les chercheurs ont utilisé la diffusion Raman stimulée pour amplifier des fluctuations du vide quantique du champ électromagnétique pour obtenir des impulsions d’intensité macroscopique. La grande intensité des impulsions de lumière produites les permet de mesurer leur phase optique à l’aide de dispositifs macroscopiques pratiques (comme les diodes PIN), qui sont peu coûteux et agissent rapidement. Un des membres de l’équipe, M. Philip Bustard explique que « comme les fluctuations du vide sont aléatoires, les phases des impulsions optiques produites le sont aussi. Les mesures de la phase optique peuvent ensuite être converties en nombres binaires, produisant les suites de bits aléatoires requises. »

Comme les infrastructures de sécurité modernes et l’économie économique sont telles que les secrets des gouvernements, des entreprises et des particuliers se trouvent dans le cyberespace, cette situation augmente les risques d’attaques de cette information. M. Sussman souligne que « bien que le roulement de dés ait été essentiel pour les jeux du hasard à travers les époques, l’importance des nombres aléatoires n’a jamais été aussi évidente. Autre que son utilité pour la production de nombres aléatoires pour les loteries et les plates-formes de jeu, les générateurs de nombres aléatoires réels permettra le chiffrement impénétrable pour les communications (transmissions militaires, transactions bancaires, achats en ligne) sur lesquelles dépendent le monde branché moderne. »

Lien au article dans la revue Optics Express

Pour plus d’information, veuillez communiquer avec :

M. Benjamin Sussman
Agent de recherche, Photonique moléculaire
Conseil national de recherches du Canada
Tél. : (613) 991- 6888
Courriel : Ben.Sussman@nrc-cnrc.gc.ca