Renforcer les capacités informatiques pour les fonctions de sécurité critiques
Le traitement de l’information est une tâche fondamentale des systèmes numériques. Les différents types de calcul exploitent généralement des processeurs ou des puces semi-conductrices différents. Certaines tâches particulièrement exigeantes sont qualifiées de «charges de travail fortement consommatrices de nombres aléatoires». Leurs performances et leur niveau de sécurité dépendent directement de la disponibilité de grandes quantités de nombres aléatoires de haute qualité. La cryptographie, les communications sécurisées et la sécurité des données en sont les principales applications. «Plus les nombres sont difficiles à prédire, plus il est difficile de compromettre la protection qu’ils assurent», explique Carlos Abellan, coordinateur du projet RPU(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) chez Quside(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), en Espagne. «La qualité des nombres aléatoires détermine directement le niveau de sécurité d’un système.»
Accroître les capacités de calcul pour les applications cryptographiques
Ces charges de travail présentent souvent des exigences spécifiques auxquelles les plateformes informatiques actuelles ne répondent pas pleinement. «Les solutions actuellement disponibles sur le marché présentent deux limites majeures», explique Carlos Abellan. «Elles concernent, d’une part, la qualité et les performances de la génération matérielle de nombres aléatoires et, d’autre part, la puissance de calcul nécessaire à l’exécution des opérations cryptographiques.» Pour relever ce défi, Quside a développé la Randomness Processing Unit (RPU). Il s’agit d’un accélérateur matériel spécialement conçu pour les charges de travail fortement consommatrices de nombres aléatoires, en particulier les applications cryptographiques. «La RPU se distingue par le fait qu’elle réunit deux capacités au sein d’une même plateforme», ajoute José Martinez, architecte en chef du projet RPU. «Tout d’abord, elle intègre des générateurs quantiques de nombres aléatoires capables de produire, à grande vitesse, des nombres véritablement imprévisibles. Ensuite, la RPU embarque un matériel reprogrammable qui permet aux utilisateurs d’adapter la plateforme à leurs propres algorithmes cryptographiques, protocoles de sécurité et exigences applicatives.»
Des puces photoniques optimisées
Le projet RPU, soutenu par le Conseil européen de l’innovation(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), entendait faire progresser cette technologie grâce au développement de puces photoniques destinées à la génération quantique de nombres aléatoires. Celles-ci ont été optimisées pour répondre aux exigences en matière de consommation, de taille et de performances des différents accélérateurs matériels et applications. «Nous poursuivions plus particulièrement deux objectifs», explique Carlos Abellan. «Le premier consistait à développer une plateforme destinée aux applications à hautes performances, reposant sur une puce photonique optimisée. Le second visait un dispositif embarqué hautement évolutif, fondé sur une solution compacte et intégrée associant la photonique à une première puce en silicium dédiée à l’électronique de commande.» Sur le plan technique, le projet a consisté à concevoir des puces photoniques intégrées capables de générer des nombres aléatoires quantiques, ainsi qu’à développer la plateforme matérielle et l’architecture nécessaires à l’exécution de charges de travail fortement consommatrices de nombres aléatoires. Des applications et des intégrations ont également été développées pour les logiciels d’intelligence artificielle et de cryptographie, en étroite collaboration avec les futurs utilisateurs.
Des centres de données aux systèmes spatiaux
Le projet a abouti à quatre résultats majeurs. «Nous avons tout d’abord développé une nouvelle puce photonique qui réduit de moitié la consommation d’énergie liée à la génération de nombres aléatoires et divise par cinq les besoins en matière de contrôle», explique Carlos Abellan. «Nous avons ensuite ouvert la voie au Garnet X5, un dispositif RPU optimisé pour les applications cryptographiques, qui sera prochainement commercialisé.» Les premiers prototypes devraient être disponibles fin 2026, le lancement commercial étant prévu pour 2027. Quside a également développé un large éventail d’intégrations avec des bibliothèques cryptographiques, aussi bien open source que propriétaires. «L’adoption de cette technologie ne demande ainsi pratiquement aucun effort d’intégration», souligne Carlos Abellan. «Enfin, nous avons fabriqué notre premier ASIC (une puce de contrôle sur mesure), conçu pour piloter une RPU hautement optimisée au sein des futurs systèmes embarqués et dispositifs en périphérie de réseau. Ensemble, ces différentes gammes de produits permettront de déployer la technologie RPU dans un vaste éventail d’applications, allant des centres de données et des infrastructures de télécommunications aux systèmes en périphérie de réseau, industriels et spatiaux.» Le projet RPU entend ainsi devenir un élément clé des architectures de sécurité de nouvelle génération en Europe, au service de secteurs critiques tels que l’espace, la défense, les télécommunications, les centres de données, les infrastructures critiques et les systèmes gouvernementaux.
