Profesor Wang Qijie, el científico líder en el desarrollo del sistema láser, en la foto con un prototipo. Crédito:NTU Singapur
Un equipo internacional de científicos ha desarrollado un sistema que puede generar números aleatorios cien veces más rápido que las tecnologías actuales. allanando el camino hacia más rápido, más económico, y cifrado de datos más seguro en el mundo conectado digitalmente de hoy.
El sistema generador aleatorio fue desarrollado conjuntamente por investigadores de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur (NTU Singapur), Universidad de Yale, y Trinity College Dublin, y fabricado en NTU.
Los números aleatorios se utilizan para una variedad de propósitos, como generar claves de cifrado de datos y contraseñas de un solo uso (OTP) en procesos cotidianos como la banca en línea y el comercio electrónico para reforzar su seguridad.
El sistema utiliza un láser con una cavidad especial en forma de reloj de arena para generar patrones aleatorios, que están formados por rayos de luz que se reflejan e interactúan entre sí dentro de la cavidad. Al leer los patrones, el sistema genera muchas series de números aleatorios al mismo tiempo (ver Imagen 1).
Los investigadores encontraron que, al igual que los copos de nieve, no hay dos secuencias numéricas generadas con el sistema que sean iguales, debido a la naturaleza impredecible de cómo los rayos de luz se reflejan e interactúan entre sí en la cavidad.
El láser utilizado en el sistema tiene aproximadamente un milímetro de largo, más pequeño que la mayoría de los demás láseres. También es energéticamente eficiente y se puede operar con cualquier toma de corriente doméstica, ya que solo requiere una corriente de un amperio (1A).
Profesor Wang Qijie, el científico líder en el desarrollo del sistema láser, en la foto con un primer plano del prototipo. Crédito:NTU Singapur
En su estudio publicado en una de las revistas científicas más importantes del mundo Ciencias el 26 de febrero de 2021, los investigadores verificaron la efectividad de su generador de números aleatorios usando dos pruebas, incluido uno publicado por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EE. UU.
El equipo de investigación ha demostrado que el generador de números aleatorios hecho por NTU, que es más rápido y seguro que las tecnologías comparables existentes, podría ayudar a proteger los datos de los usuarios en un mundo que depende cada vez más de las transacciones por Internet (ver Imagen 2).
El profesor Wang Qijie de la Escuela de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la NTU y la Escuela de Ciencias Físicas y Matemáticas, así como The Photonics Institute, quien dirigió el equipo de NTU involucrado en la investigación internacional, dijo, "Los generadores de números aleatorios actuales que funcionan con computadoras son baratos y efectivos. Sin embargo, son vulnerables a los ataques, ya que los piratas informáticos podrían predecir futuras secuencias numéricas si descubren el algoritmo utilizado para generar los números. Nuestro sistema es más seguro ya que utiliza un método impredecible para generar números, lo que hace imposible que incluso aquellos con el mismo dispositivo puedan replicar ".
El sistema diseñado por NTU registra los patrones de luz causados por el reflejo de un rayo láser, que luego utiliza para generar una serie de números aleatorios. Crédito:NTU Singapur
Dr. Zeng Yongquan, un investigador de la Escuela de Ciencias Físicas y Matemáticas de la NTU, quién co-diseñó el sistema láser, dijo:"Nuestro sistema supera a los generadores de números aleatorios actuales, ya que el método puede generar simultáneamente muchas más secuencias aleatorias de información a un ritmo aún más rápido ".
El sistema láser del equipo también puede generar alrededor de 250 terabytes de bits aleatorios por segundo, más de cien veces más rápido que los actuales generadores de números aleatorios basados en computadora.
A su velocidad el sistema sólo tardaría unos 12 segundos en generar un conjunto de números aleatorios equivalente al tamaño de la información de la biblioteca más grande del mundo:la Biblioteca del Congreso de los Estados Unidos.
Elaborando sobre el futuro del sistema, el equipo está trabajando para que la tecnología esté lista para su uso práctico, incorporando el láser en un chip compacto que permite que los números aleatorios generados sean alimentados directamente a una computadora.
