Chip cuántico fotónico para generación rápida y confiable de números aleatorios

En el proyecto financiado por el BMBF CBQD – Dispositivo de azar cuántico basado en chip – se desarrollará un chip compacto que genera números aleatorios a alta velocidad basados en efectos cuántico-fotónicos y cumple con los requisitos de los Criterios Comunes para la seguridad de productos de TI. / Proyecto CBQD - Dispositivo de azar cuántico basado en chip - desarrollará un chip compacto que genera números aleatorios a alta velocidad basados en efectos cuántico-fotónicos.

El BMBF financia el proyecto CBQD – Dispositivo de azar cuántico basado en chip – para la investigación en comunicación de alta velocidad segura cuánticamente. En el proyecto CBQD se desarrollará un chip compacto que genera números aleatorios a alta velocidad basados en efectos cuántico-fotónicos y cumple con los requisitos de los Criterios Comunes para la seguridad de productos informáticos. Se espera que el chip sirva de base para numerosas aplicaciones en seguridad informática. El Fraunhofer IPMS se encargará en el proyecto de la coordinación y la integración del chip QNRG.

En la seguridad informática, los números aleatorios son de gran importancia, ya que se utilizan en procedimientos criptográficos como la generación de claves, garantizando así la confidencialidad, integridad y autenticidad de los datos. Los generadores de números aleatorios cuánticos (QRNGs) utilizan fenómenos mecánico-cuánticos como la desintegración de átomos o el ruido de fase de fotones en fuentes láser para producir datos impredecibles y aleatorios, prometiendo la máxima seguridad, ya que los valores de salida se basan en los principios mecánico-cuánticos de la incertidumbre y la superposición. Ofrecen una generación segura de números aleatorios para futuros sistemas de comunicación y pueden ser utilizados en diversos ámbitos como organismos gubernamentales, bancos, infraestructuras críticas y en Internet de las cosas.

»En el proyecto se desarrollará un chip QRNG compacto con una tasa de bits de ruido de 5 Gbit/s. La tasa de bits de ruido es un factor decisivo para la velocidad en la generación de números aleatorios», explica Christoph Posenau, director del proyecto en Fraunhofer IPMS. «El objetivo es combinar alta velocidad con un diseño compacto y, al mismo tiempo, cumplir con los requisitos de los Criterios Comunes AIS 20/31 PTG.3, un estándar para requisitos de seguridad en productos informáticos del Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI).»

El proyecto para la implementación del chip QRNG utiliza tecnologías modernas de silicio-germanio para desarrollar circuitos integrados electro-ópticos (EPIC), con el fin de crear una solución completamente integrada que incluya fuente láser, estructuras de guía de ondas, fotodiodos y procesamiento de señales analógico/digital. La solución QRNG será probada en el proyecto en dos aplicaciones de Distribución Cuántica de Claves (QKD). El equipo multidisciplinario aporta una amplia experiencia en teoría cuántica, pruebas de seguridad, seguridad por diseño para RNGs, fotónica en silicio, sistemas QKD y su integración en aplicaciones.

En el desarrollo del chip, el Fraunhofer IPMS colaborará con cuatro socios y un socio asociado:

– Instituto Fraunhofer para Óptica Aplicada y Microestructuras IOF
– Universidad Leibniz de Hannover (LUH)
– Instituto Leibniz de Microelectrónica Innovadora (IHP)
– Universidad Técnica de Darmstadt (TUDa)
– Adva Network Security GmbH (socio asociado)