Sécuriser les objets connectés à l’aide de la mécanique quantique
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Avec l’internet des objets, l’industrie 4.0 et les nombreuses applications qui se développent, les objets connectés se multiplient de façon exponentielle, offrant autant de cibles aux pirates informatiques à la recherche de failles. En cette ère de valorisation des données, la sécurisation des communications est un enjeu de plus en plus critique. D’ailleurs, on estime que près de la moitié des attaques informatiques sont parrainées par des États, pour des raisons géopolitiques.
Pour protéger les données et les communications d’un système, il faut les encrypter au moyen d’un générateur de clés, lequel utilise un train de bits aléatoires. Or, générer des bits de façon véritablement aléatoire est plus compliqué qu’il n’y paraît, car les ordinateurs obéissent à un ensemble de règles déterministes. Un train de bit généré à partir d’algorithmes, en apparence aléatoire, peut se répéter une fois la séquence terminée, ce qui le rend plus facile à décoder. Ce type de générateur pseudo-aléatoire a même permis à un homme de remporter 600 000 $ en 1994 en jouant au Keno au Casino de Montréal.
Un signal impossible à prédire grâce à la mécanique quantique
Quantum e-Motion inc. a développé et breveté une technologie générant un train de bits aléatoires à partir d’un signal de nature quantique, dont il est impossible de prédire la sortie. De plus, grâce à des techniques et des algorithmes, ce système détecte rapidement toute tentative de corruption du signal. Cette technologie est basée sur l’effet tunnel entre deux conducteurs.
En mécanique classique, les charges sont repoussées par la barrière, mais l’effet quantique permet à certaines charges de passer d’un conducteur à l’autre en passant au travers de la barrière. Ce passage est intrinsèquement aléatoire et peut être mesuré par le courant traversant la barrière ou la différence de potentiel. Le signal généré peut être amplifié, filtré et utilisé pour générer des nombres de façon véritablement aléatoire. De plus, en variant la polarisation, il est possible de détecter les attaques externes.
La barrière à effet tunnel quantique, qui peut prendre la forme d’un isolant électrique pris en sandwich entre deux conducteurs, est relativement facile à construire par des procédés de microfabrication standards. Des chercheurs de l’Université de Sherbrooke en ont fabriqué à partir de méthodes de déposition et d’oxydation contrôlées. Ces barrières ont été testées en les intégrant à des circuits imprimés comprenant des amplificateurs à faible bruit commerciaux.
Intégration du générateur de clé sur une puce standard
Des chercheurs de l’ÉTS et de l’Université de Sherbrooke s’apprêtent à pousser ce concept plus loin. En effet, ils travaillent maintenant à intégrer le générateur à effet tunnel sur une puce standard (CMOS). Le générateur de clés cryptographique ainsi obtenu pourrait facilement être intégré aux objets connectés usuels, offrant une protection beaucoup plus difficile à percer à faible coût.
