Криптографические алгоритмы, с помощью которых зашифровываются цифровые сообщения, являются основой кибербезопасности и единственным способом безопасного ведения бизнеса в интернете. Для того чтобы никто не смог их взломать, каждое сообщение кодируется ключом. Чем больше случайности содержится в этом ключе, тем более надежной будет система шифрования.

Проблема в том, что компьютеры настолько жестко регламентированы, что генерировать действительно случайные числа без внешнего источника случайности невозможно. Поэтому для высоконадежного шифрования используются специальные внешние аппаратные системы — аппаратные генераторы случайных чисел, которые используют физические явления, не поддающиеся даже теоретическому прогнозированию: квантовую механику на атомном или субатомном уровне. Такие квантовые генераторы случайных чисел (КГСЧ) являются сегодня золотым стандартом криптографии.

Исследователи из Университета Линчепинга (Швеция) разработали новый тип генератора случайных чисел для шифрования, основанный на перовскитных светодиодах. Новая технология может сделать обмен цифровой информацией более безопасной, дешевой и экологичной и даже открыть путь к новому типу квантовой связи.

Перовскитная КГСЧ-система может подтвердить степень приватной случайности даже в том случае, если кто-то подслушивает генератор, взял под контроль детекторы и использует квантовую запутанность для угадывания результатов.

"В криптографии важно не только то, что числа случайны, но и то, что о них знаете только вы. Используя QRNG, мы можем гарантировать, что большая часть генерируемых битов является приватной и, следовательно, полностью безопасной. И если законы квантовой физики верны, то подслушивание должно быть невозможно без того, чтобы об этом узнал получатель", — говорит Гильерме Б Ксавье, исследователь с кафедры электротехники Университета Линчепинга.

Команда получила чрезвычайно высокое качество случайности, измеренное по целому ряду различных параметров, со скоростью более 10 Мбит в секунду — и в условиях эксперимента смогла гарантировать, что около 71% сгенерированных битов также будут сертифицированы как приватные даже в случае атаки на детекторы по побочным каналам.

Срок службы перовскитного материала на данный момент не очень велик — около 22 дней. Но команда планирует продолжить разработку материала, надеясь удалить из его состава свинец и значительно увеличить срок службы.

Исследователи надеются разработать технологию, которая позволит создать настолько маленький, дешевый и надежный продукт, что в перспективе его можно будет использовать в бытовой электронике.