Cryptographie quantique pour assurer la confidentialité
2006/09/01 Lasa Oiarbide, Aitzol - Elhuyar Zientziaren Komunikazioa Iturria: Elhuyar aldizkaria
Chaque fois que vous utilisez la carte bancaire pour payer un achat, pour rendre la transaction sécurisée, le code de la carte et toutes les informations bancaires est crypté. L'utilisateur de l'ordinateur qui accède à son propre compte utilise également le code. Les techniciens des entreprises émettent des messages entre eux et ne veulent pas que la concurrence sache en quoi ils fonctionnent. Les scientifiques, quant à eux, gardent leurs recherches sous clé jusqu'à ce qu'ils soient prêts à les publier, mais en même temps ils donnent accès à leurs collaborateurs à l'ordinateur où ils gardent l'information afin qu'ils puissent la consulter. Tout cela à travers des logiciels qui cryptent l'information.
La cryptographie est donc autour de tous. Mais, malgré cela, nous ne l'utilisons pas naturellement. Il est vrai que nous avons un code utilisateur pour accéder à l'ordinateur, mais nous envoyons des messages non chiffrés par Internet. Cependant, avec la technologie actuelle, il n'est pas possible d'observer tout le trafic d'information circulant sur Internet.
Algorithmes informatiques
Il existe actuellement des algorithmes sécurisés de chiffrement des messages. Eh bien, ces algorithmes en théorie ne sont pas sûrs, mais en pratique oui. Autrement dit, il y a théoriquement un moyen de déchiffrer ces messages codés, mais la technologie nécessaire pour cela et la force informatique ne sont pas disponibles. En fait, tous les systèmes de cryptographie actuels sont basés sur le même principe, c'est-à-dire qu'un système est sûr, même si tous les ordinateurs du monde travaillent à la fois, ils ont besoin aussi longtemps que l'univers pour déchiffrer un seul message.
Cependant, il existe un autre modèle de cryptographie, appelé cryptographie quantique, qui ne dépend pas de la force de calcul des ordinateurs actuels. Ce modèle de cryptographie, basé sur la physique des particules, est un concept développé avec les ordinateurs quantiques.
Contrairement aux systèmes cryptographiques actuellement utilisés, la cryptographie quantique est sûre en elle-même, c'est-à-dire qu'il n'existe pas de moyen physique de déchiffrer un message codé par cryptographie quantique. Et ce n'est pas un concept théorique, mais une technologie qui se développe jour après jour.
Mais si les systèmes de cryptographie actuels offrent la sécurité nécessaire, pourquoi faut-il développer une cryptographie quantique ? N'est-ce pas perdre du temps et de l'argent ? Eh bien non. S'ils construisent un ordinateur quantique à un moment donné, celui-ci laissera qualitativement derrière tous les ordinateurs actuels et, par conséquent, laissera inutilisable tous les systèmes de cryptographie actuels.
Ordinateurs quantiques
Les ordinateurs actuels utilisent des bits pour effectuer des calculs de base. Le bit est un chiffre d'arithmétique binaire avec deux valeurs possibles, 0 et 1. Par les bits, un ordinateur conventionnel effectue des calculs séquentiels. Il effectue un calcul puis un autre.
En revanche, un ordinateur quantique n'utilise pas les bits conventionnels, mais les bits quantiques, et les bits quantiques ont un comportement très différent. Les propriétés des particules sont utilisées pour définir les bits quantiques, agissant selon le principe d'incertitude de Heissenberg.
Même si cela semble incroyable, un bit quantique prend simultanément les valeurs 0 et 1, de sorte que l'ordinateur quantique ne réalise pas les calculs séquentiellement mais simultanément. Et le nombre de calculs qu'un ordinateur quantique peut effectuer simultanément augmente de façon exponentielle par rapport au nombre de bits. C'est-à-dire qu'un bit quantique peut effectuer deux opérations simultanément, mais 2 bits quantiques réaliseront 4 opérations, 5 bits quantiques réaliseront 32 opérations et 20 bits quantiques porteront plus d'un million. Simultanément.
Physique des photons
Avec cette très haute vitesse de calcul, les ordinateurs quantiques réaliseraient pendant un temps raisonnable les calculs que les ordinateurs conventionnels réaliseraient dans l'éternité, ce qui inutiliserait les systèmes de cryptographie actuels. Donc, si nous supposons que cet ordinateur révolutionnaire est une réalité, comment peut-on obtenir que l'information soit sauvegardée et transmise en toute sécurité? Eh bien, si la force de l'ordinateur quantique est basée sur la théorie quantique, il est logique de penser que la théorie quantique elle-même permettra de créer un modèle cryptographique sûr.
Ce modèle de cryptographie est appelé cryptographie quantique et les expériences réalisées jusqu'à présent sont basées sur des photons. Les photons ont la propriété qu'il est appelé angle de vibration, c'est à dire vibrer dans une certaine direction.
La lumière blanche produit des photons qui vibrent dans toutes les directions, mais avec un filtre polaroid, vous pouvez sélectionner des photons avec un certain angle de vibration. De cette façon, vous pouvez obtenir une séquence de photons où les photons ont des angles de vibration par défaut. Cependant, si un oculaire souhaite trouver cette séquence, il devrait d'abord mesurer l'angle de vibration des photons, et cette mesure implique nécessairement un changement dans l'angle de vibration du photon lui-même. Autrement dit, quiconque veut intercepter un message qui ne correspond pas à soi-même recevrait des informations erronées et en plus le destinataire du message se rendrait compte que quelqu'un a lu ces informations.
Dans les limites de la théorie quantique sont donc à la fois le problème de stocker et de transmettre des informations en toute sécurité, comme la solution de ce problème. L'ordinateur quantique laisse la cryptographie actuelle inutilisée, mais en même temps offre cryptographie quantique, physiquement indicible.
Avancer
La première expérience sur la cryptographie quantique a été réalisée par Charles Bennett il y a presque 20 ans. En 1988, il a réussi à communiquer deux ordinateurs situés à 30 centimètres de distance par une transmission de photons. Comme il a été dit, une petite interaction peut modifier l'angle de vibration du photon, de sorte que les premières transmissions ont été effectuées sur des médias hermétiques.
En 1995, une fibre optique de 23 kilomètres de long a été utilisée, de Genève à Nyon, pour réaliser une communication chiffrée par photons. Cependant, à l'avenir, l'objectif des chercheurs est de réaliser des communications satellite par transmission de photons. Sur ce chemin, au centre de recherche américain Los Álamos, ils ont réalisé une transmission aérienne de photons d'un kilomètre.
Toutes ces expériences montrent clairement que la cryptographie quantique se développe et les scientifiques espèrent que cette cryptographie sera disponible pour la création d'ordinateurs quantiques.
Les codes et les systèmes de cryptographie ont beaucoup évolué et ceux qu'ils utilisaient ont confiance en ces chiffres, mais le temps a montré que tous les chiffres ont leurs bouffées. La cryptographie quantique reste considérée comme impossible à déchiffrer, car son décryptage signifierait, entre autres choses, que la théorie quantique est défectueuse. Mais qui sait ce que le futur nous réserve.
