ETH Zurich crée les premiers nombres aléatoires certifiés parfaits

Le hasard quantique est depuis longtemps la référence pour la sécurité cryptographique, mais prouver qu'un nombre est vraiment aléatoire – et pas seulement statistiquement convaincant – restait un défi ouvert. En mai 2026, les physiciens de l'ETH Zurich ont comblé cette lacune. Une équipe dirigée par Renato Renner et Andreas Wallraff a publié dans Nature une méthode qui produit des nombres aléatoires certifiés parfaits, sans qu'il soit nécessaire de faire confiance au matériau source ni au matériel quantique lui-même .

Leur technique, appelée amplification du hasard (randomness amplification), ne cherche pas à construire un générateur de nombres aléatoires parfait depuis zéro. Elle prend au contraire une source de hasard imparfaite, voire publiquement connue, et utilise la physique quantique pour la filtrer en un flux de bits privés et imprévisibles, certifiés mathématiquement . Le résultat est un type de hasard dont la qualité peut être formellement prouvée, plutôt que simplement supposée.

Comment l'amplification quantique filtre le hasard faible vers la perfection

Le protocole fonctionne en trois étapes :

1. Départ avec un hasard imparfait. Le processus n'a pas besoin d'une graine de confiance. Il peut commencer avec un générateur de nombres aléatoires biaisé, ou même une séquence dont la faible prédictibilité est de notoriété publique – tant qu'elle conserve au moins une part d'imprévisibilité authentique .

2. Création d'intrication sur une liaison de 30 mètres. Deux puces quantiques supraconductrices sont refroidies à une température proche du zéro absolu et reliées par une liaison cryogénique de 30 mètres . Elles sont placées dans un état intriqué, ce qui signifie que les mesures sur une puce sont instantanément corrélées à l'état de l'autre – une caractéristique emblématique de la non-localité quantique.

3. Certification du hasard par un test de Bell sans faille. Le hasard faible détermine les réglages de mesure appliqués aux qubits intriqués. Lorsque les corrélations obtenues violent une inégalité de Bell au-delà de ce que permettrait toute explication par variables cachées locales, les résultats sont prouvés fondamentalement imprévisibles – pas simplement inconnus, mais intrinsèquement stochastiques . Cette violation de Bell « amplifie » effectivement le hasard d'entrée de faible qualité en bits de sortie privés quasi parfaits.

L'idée cruciale est que le test de Bell ne se contente pas de confirmer l'existence de l'intrication ; il sonde dynamiquement et certifie le caractère aléatoire du processus de mesure quantique lui-même .

Ce que cela signifie pour la sécurité numérique

Le hasard certifié parfait élimine une vulnérabilité fondamentale des systèmes cryptographiques :

• Des clés et signatures inconditionnellement sûres deviennent possibles lorsque le hasard sous-jacent est mathématiquement prouvé imprévisible, même face à des adversaires disposant d'une puissance de calcul illimitée .
• Un déploiement « zéro confiance » est la règle par défaut : la certification tient même si les dispositifs quantiques sont fournis par un tiers non fiable ou sont soupçonnés d'être compromis .
• L'intégrité des processus publics est améliorée pour les loteries, les audits électoraux et le tirage au sort cryptographique, où tout biais caché dans le processus supposé aléatoire compromettrait l'équité des résultats .

Le compromis actuel concerne le débit. Obtenir une certification parfaite exige une complexité expérimentale qui limite le rythme de génération des bits aléatoires, en comparaison des générateurs quantiques commerciaux non certifiés.

Comparaison avec l'expansion de hasard certifié de JPMorgan

L'annonce de l'ETH Zurich en mai 2026 est intervenue un peu plus d'un an après une autre étape importante : en mars 2025, une équipe regroupant JPMorganChase, Quantinuum, les laboratoires nationaux d'Argonne et d'Oak Ridge, et l'Université du Texas à Austin, avait démontré une expansion de hasard certifié à l'aide d'un ordinateur quantique à ions piégés de 56 qubits, également publiée dans Nature . Ces deux réalisations représentent des approches complémentaires du même problème, avec des atouts différents.

L'amplification du hasard de l'ETH Zurich part d'un grand volume de hasard imparfait et public, pour le filtrer en une plus petite quantité de hasard parfait. Cette technique est indépendante du dispositif : la garantie mathématique ne dépend pas de la confiance dans le matériel, ce qui la rend robuste même face à un fabricant malveillant . Elle résout le problème fondamental le plus difficile – on n'a besoin d'aucune graine parfaite de confiance au départ.

L'expansion de hasard de JPMorgan, fondée sur un protocole de 2018 proposé par Scott Aaronson, prend une courte graine aléatoire de confiance et l'étend en un volume beaucoup plus grand de sortie aléatoire certifiée . L'expérience a utilisé le processeur H2 de Quantinuum pour exécuter un échantillonnage aléatoire de circuits, avec une vérification classique sur des supercalculateurs exaflopiques, afin de certifier au moins 71 313 bits d'entropie . La garantie est robuste face à un adversaire – sûre même contre un ordinateur quantique malveillant – mais le protocole exige une graine de confiance initiale dont l'approche de l'ETH se passe .

Les deux méthodes répondent à des scénarios pratiques différents. L'expansion de JPMorgan produit nettement plus de bits aléatoires et se rapproche d'une intégration dans l'infrastructure de calcul quantique existante . L'amplification de l'ETH Zurich résout le problème de la graine à un niveau plus fondamental, prouvant que l'on peut extraire un hasard parfait d'un monde où aucun hasard de confiance n'existe au départ .

Aucune des deux méthodes ne remplace aujourd'hui directement les générateurs de nombres aléatoires standard en production, mais ensemble elles tracent la voie du hasard statistique invérifiable – qui a toujours porté une ombre de doute dans les contextes de haute sécurité – vers des garanties mathématiquement certifiées. Le prochain défi sera d'industrialiser ces preuves de concept en matériel et protocoles capables de fonctionner à l'échelle tout en préservant leurs garanties de certification.