Een internationaal team van wetenschappers heeft een systeem ontwikkeld dat meer dan honderd keer sneller willekeurige getallen kan genereren dan de huidige technologieën. de weg effenen naar sneller, goedkoper, en veiligere gegevensversleuteling in de digitaal verbonden wereld van vandaag.

Het willekeurige generatorsysteem is gezamenlijk ontwikkeld door onderzoekers van de Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore), Yale universiteit, en Trinity College Dublin, en gemaakt in NTU.

Willekeurige getallen worden voor verschillende doeleinden gebruikt, zoals het genereren van gegevenscoderingssleutels en eenmalige wachtwoorden (OTP's) in alledaagse processen zoals online bankieren en e-commerce om hun veiligheid te versterken.

Het systeem maakt gebruik van een laser met een speciale zandlopervormige holte om willekeurige patronen te genereren, die worden gevormd door lichtstralen die in de holte reflecteren en met elkaar in wisselwerking staan. Door de patronen te lezen, het systeem genereert tegelijkertijd vele reeksen willekeurige getallen (zie afbeelding 1).

De onderzoekers ontdekten dat, net als sneeuwvlokken, geen twee nummerreeksen die met het systeem werden gegenereerd, waren hetzelfde, vanwege de onvoorspelbare aard van hoe de lichtstralen in de holte reflecteren en met elkaar in wisselwerking staan.

De laser die in het systeem wordt gebruikt, is ongeveer een millimeter lang, kleiner dan de meeste andere lasers. Het is ook energiezuinig en kan worden gebruikt met elk huishoudelijk stopcontact, omdat het slechts een stroom van één ampère (1A) nodig heeft.

In hun studie gepubliceerd in een van 's werelds toonaangevende wetenschappelijke tijdschriften Wetenschap op 26 februari 2021, de onderzoekers hebben de effectiviteit van hun generator voor willekeurige getallen geverifieerd met behulp van twee tests, waaronder een gepubliceerd door het Amerikaanse National Institute of Standards and Technology.

Het onderzoeksteam heeft bewezen dat de door NTU gemaakte generator voor willekeurige getallen, die sneller en veiliger is dan bestaande vergelijkbare technologieën, zou kunnen helpen de gegevens van gebruikers te beschermen in een wereld die steeds meer afhankelijk is van internettransacties (zie afbeelding 2).

Professor Wang Qijie van NTU's School of Electrical and Electronic Engineering &School of Physical and Mathematical Science, evenals The Photonics Institute, die het NTU-team leidde dat betrokken was bij het internationale onderzoek, zei, "De huidige generatoren voor willekeurige getallen die door computers worden uitgevoerd, zijn goedkoop en effectief. ze zijn kwetsbaar voor aanvallen, aangezien hackers toekomstige nummerreeksen kunnen voorspellen als ze het algoritme ontdekken dat wordt gebruikt om de nummers te genereren. Ons systeem is veiliger omdat het een onvoorspelbare methode gebruikt om getallen te genereren, waardoor het zelfs onmogelijk is voor mensen met hetzelfde apparaat om te repliceren."

Dr. Zeng Yongquan, een Research Fellow van NTU's School of Physical and Mathematical Sciences, die het lasersysteem mede heeft ontworpen, zei:"Ons systeem overtreft de huidige generatoren van willekeurige getallen, omdat de methode tegelijkertijd veel meer willekeurige reeksen informatie kan genereren in een nog sneller tempo."

Het lasersysteem van het team kan ook ongeveer 250 terabytes aan willekeurige bits per seconde genereren - meer dan honderd keer sneller dan de huidige computergebaseerde generatoren voor willekeurige getallen.

Op zijn snelheid, het systeem zou slechts ongeveer 12 seconden nodig hebben om een ​​verzameling willekeurige getallen te genereren die gelijk is aan de grootte van de informatie in de grootste bibliotheek ter wereld:de Amerikaanse Library of Congress.

Uitwerken van de toekomst van het systeem, het team werkt aan het praktisch gebruiksklaar maken van de technologie, door de laser op te nemen in een compacte chip waarmee de gegenereerde willekeurige getallen rechtstreeks in een computer kunnen worden ingevoerd.