Ny kryptering kan förbättra cybersäkerheten

I en allt mer uppkopplad värld blir cybersäkerhet allt viktigare för att skydda den enskilde individen, men även nationell infrastruktur och banksystem.

Men det råder en kapplöpning mellan hackare och de som försöker skydda informationen. Det vanligaste sättet att skydda information när vi till exempel skickar e-post, betalar räkningar och handlar på nätet är kryptering.

Olika sätt att kryptera

Vid digital kryptering används en slumpgenerator som antingen kan vara ett datorprogram eller själva hårdvaran. Slumpgeneratorn tar fram nycklar för att både kryptera och låsa upp informationen hos mottagaren.

Olika typer av slumpgeneratorer ger olika nivå av slumpmässighet och därmed säkerhet. Hårdvara är det betydligt säkrare alternativet då slumpmässigheten styrs av fysikaliska processer.

Den hårdvarumetod som ger bäst slumpmässighet är baserad på kvantfenomen, något som forskarna kallar Quantum Random Number Generator, QRNG.

– Inom kryptografi är det inte bara viktigt att siffrorna är slumpmässiga utan också att du är den enda som vet om dem. Med QRNG:s kan vi vara säkra på att en tillräckligt stor del av de skapade bitsen är privata och därmed helt säkert. Och om kvantfysikens lagar stämmer ska det vara omöjligt att tjuvläsa utan att mottagaren får reda på det, säger forskaren Guilherme Xavier vid Linköpings universitet.

Nya lysdioder mer miljövänliga

Nu har en forskargrupp utvecklat en ny typ av QRNG som kan användas för kryptering, men också för vadslagning och datorsimuleringar.

Det nya är att de använder lysdioder som är tillverkade i det kristalliknande materialet perovskit. I den nya typen slumpgenerator står perovskit-lysdioder för ljuskällan som i förlängningen skapar slumpmässigheten.

Forskaren Feng Gao har studerat perovskiter i över ett decennium. Han menar att den senaste tidens utveckling av perovskit-lysdioder kan få stor betydelse för bland annat optiska instrument.

– Det går att använda till exempel traditionell laser för QRNG, men det är dyrt. Ska tekniken till slut finnas i konsumentelektronik är det viktigt att kostnaden hålls nere och att produktionen är så miljövänlig som möjligt. Dessutom kräver perovskit-lysdioder inte så mycket energi att driva, säger Feng Gao.

Ny slumpgenerator inom fem år

Nästa steg är att utveckla materialet ytterligare för att göra perovskiten blyfri samt förlänga livslängden som i dagsläget är 22 dagar.

Enligt Guilherme Xavier kan forskarnas nya QRNG användas inom fem år.

– Det är en fördel om elektronikkomponenter som ska användas för känsliga uppgifter är tillverkade i Sverige. Köper man ett färdigt slumpgeneratorkit från ett annat land kan man inte vara säker på att det inte är övervakat, säger han.

Vetenskaplig studie:

Quantum random number generation based on a perovskite light emitting diode, Communications Physics.

Kontakt:

Guilherme Xavier, forskare vid institutionen för systemteknik vid Linköpings universitet, guilherme.b.xavier@liu.se

Feng Gao, forskare vid institutionen för fysik, kemi och biologi, Linköpings universitet, feng.gao@liu.se