Sempre que precisamos nos comunicar em segredo, uma chave criptográfica é necessária. Para esta chave funcionar, deve consistir em números escolhidos ao acaso, sem qualquer estrutura - exatamente o oposto de usar a data de nascimento do nosso animal de estimação favorito. Mas, para um humano, é extremamente difícil escolher sem criar qualquer preconceito, até mesmo batendo no teclado caoticamente. Para resolver este problema, pesquisadores da Universidade de Genebra (UNIGE), Suíça, desenvolveram um novo gerador de números aleatórios baseado nos princípios da física quântica. Esta teoria física, cheio de fenômenos que vão contra o nosso bom senso, mostra que certos eventos físicos ocorrem perfeitamente ao acaso, tornando-os impossíveis de prever. Ao contrário dos métodos anteriores, o novo sistema permite ao usuário verificar em tempo real a confiabilidade dos números aleatórios que gera. Este trabalho, aparecer na revista científica Revisão Física Aplicada , vai complicar muito as tarefas dos hackers que não podem mais explorar o preconceito resultante da falibilidade humana ou possíveis imperfeições nos dispositivos existentes.

Para gerar uma boa chave criptográfica, deve-se alternar aleatoriamente entre 0 e 1, os valores dos chamados bits que formam a unidade básica de informação em dispositivos digitais como computadores. Contudo, quando nós, humanos, tentamos gerar uma sequência de números que acreditamos ser aleatória, sempre acaba sendo parcialmente previsível, conforme revelado por estudos comportamentais e estatísticas. Além disso, além de ter um mau entendimento da aleatoriedade, o cérebro humano também é muito mais lento do que as máquinas, que pode produzir milhões de números por segundo. Isso dá aos hackers a oportunidade de quebrar senhas, que o usuário pensou ser seguro.

A física quântica como chave para a segurança

Nos últimos vinte anos, pesquisadores se voltaram para a física quântica, caracterizado por seus processos completamente aleatórios e imprevisíveis, para desenvolver novas técnicas criptográficas, e, em particular, a geração de números aleatórios. "Envie um fóton (uma partícula de luz) para um espelho semitransparente. Ou ele é transmitido através do espelho, ou é refletido. Mas e impossivel, mesmo em princípio, prever de antemão qual desses dois comportamentos ele adotará. Esta é a ideia básica por trás da geração de números aleatórios quânticos ", explica Nicolas Brunner, professora titular do Departamento de Física Aplicada da Faculdade de Ciências da UNIGE e responsável pelos aspectos teóricos das novas pesquisas. Potentes geradores quânticos de números aleatórios estão hoje disponíveis comercialmente. Contudo, uma limitação dos dispositivos existentes é que é impossível para o usuário verificar de forma independente se os números gerados são de fato genuinamente aleatórios e não, por exemplo, composto por dígitos de π. O usuário deve confiar no dispositivo (e, portanto, em seu fabricante) para funcionar corretamente, mesmo depois de anos de uso. Então, faz sentido perguntar se os sistemas atuais poderiam ser melhorados desse ponto de vista.

Um novo gerador de números aleatórios de autoteste

“Queríamos criar um dispositivo que pudesse ser testado continuamente para garantir que funcione corretamente em todos os momentos e, assim, garantir que os números aleatórios gerados sejam confiáveis”, disse Nicolas Brunner. Para alcançar isto, os físicos da UNIGE desenvolveram um gerador de números aleatórios quânticos de "autoteste", o que permite ao usuário verificar em tempo real se o aparelho tem um desempenho ideal e fornece números aleatórios imparciais. "O gerador deve resolver uma tarefa para a qual o calibramos. Se a tarefa for resolvida corretamente, os números de saída são garantidamente aleatórios. Se o aparelho não encontrar a solução correta, aleatoriedade não é garantida, e o usuário deve então recalibrar o dispositivo. Isso evita o risco de usar números com pouca (ou nenhuma) aleatoriedade, por exemplo, para gerar senhas, que o hacker poderia então quebrar ", ressalta com entusiasmo o professor Hugo Zbinden. Ele foi o responsável pelos aspectos experimentais da pesquisa. De fato, o novo gerador permite medir com precisão a qualidade dos números aleatórios de saída. Números perfeitamente aleatórios podem ser destilados e usados ​​para aplicações de segurança, como a geração de senhas que são seguras contra hackers.

O gerador de número aleatório quântico de autoteste permitirá que a segurança de senhas e protocolos criptográficos seja aumentada ainda mais. Aqui, a segurança é garantida pelas próprias leis da física, e não pelas limitações tecnológicas dos hackers. Essa pesquisa, conduzido por físicos da UNIGE permite um melhor entendimento da aleatoriedade quântica, bem como seu uso em tecnologia da informação.