Puce quantique photonique pour une génération rapide et fiable de nombres aléatoires

Dans le cadre du projet financé par le BMBF, CBQD – Dispositif quantique de hasard basé sur une puce – développera une puce compacte qui génère des nombres aléatoires à haute vitesse à partir d'effets photonniques quantiques et répond aux exigences des critères communs pour la sécurité des produits informatiques. / Projet CBQD - Dispositif quantique de hasard basé sur une puce - développera une puce compacte qui génère des nombres aléatoires à haute vitesse en se basant sur des effets photonniques quantiques.

Le BMBF soutient le projet CBQD – Dispositif quantique de génération de nombres aléatoires basé sur une puce – pour la recherche en communication à haute vitesse sécurisée par la physique quantique. Dans le cadre du projet CBQD, un petit dispositif sera développé, capable de générer à haute vitesse des nombres aléatoires basés sur des effets photonniques quantiques, et répondant aux exigences des Critères Communs pour la sécurité des produits informatiques. La puce doit devenir la base de nombreuses applications en sécurité informatique. Le Fraunhofer IPMS assure la coordination du projet et l’intégration de la puce QNRG.

Dans la sécurité informatique, les nombres aléatoires sont d’une importance capitale, car ils sont utilisés pour des procédés cryptographiques tels que la génération de clés, garantissant la confidentialité, l’intégrité et l’authenticité des données. Les générateurs de nombres aléatoires quantiques (QRNG) exploitent des phénomènes mécaniques quantiques tels que la désintégration d’atomes ou le bruit de phase photonique des sources laser pour produire des données imprévisibles et aléatoires, promettant une sécurité maximale puisque les valeurs de sortie reposent sur les principes quantiques d’indétermination et de superposition. Ils offrent une génération sécurisée de nombres aléatoires pour les futurs systèmes de communication et peuvent être utilisés dans divers domaines tels que les administrations, les banques, les infrastructures critiques et l’Internet des objets.

»Le projet vise à développer une puce QRNG compacte avec un débit de bruit de 5 Gbit/s. Le débit de bruit est un facteur déterminant pour la vitesse de génération de nombres aléatoires», explique Christoph Posenau, chef de projet au Fraunhofer IPMS. »L’objectif est de combiner une haute vitesse avec une conception compacte tout en répondant aux exigences des Critères Communs AIS 20/31 PTG.3, une norme pour les exigences de sécurité des produits informatiques de l’Office fédéral de la sécurité de l’information (BSI).«

Le projet de développement de la puce QRNG utilise des technologies modernes en silicium-germanium pour élaborer des circuits intégrés électrophotoniques (EPIC), afin de créer une solution entièrement intégrée comprenant une source laser, des structures de guides d’ondes, des photodiodes et un traitement du signal analogique/digital. La solution QRNG sera testée dans le cadre du projet dans deux applications de la distribution de clés quantiques (QKD). L’équipe interdisciplinaire du projet apporte une expertise complète, allant de la théorie quantique aux preuves de sécurité, en passant par la conception sécurisée pour les générateurs de nombres aléatoires, la photonique sur silicium, jusqu’aux systèmes QKD et leur intégration dans diverses applications.

Dans le cadre du développement de la puce, le Fraunhofer IPMS collaborera avec quatre partenaires et un partenaire associé :

– Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF
– Université Leibniz de Hanovre (LUH)
– Institut Leibniz pour la microélectronique innovante (IHP)
– Université technique de Darmstadt (TUDa)
– Adva Network Security GmbH (partenaire associé)