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Posté par Michel le Lundi 13/10/2008 à 00:00
Record de vitesse en cryptographie quantique
Des systèmes de sécurité sur Internet basés sur les principes étranges de la mécanique quantique ne sont plus très loin de devenir une réalité selon des chercheurs britanniques, qui ont réalisé un saut de géant dans les ordres de grandeur des performances de la cryptographie quantique (La cryptographie quantique est une tentative de mise en œuvre des prédicats de la mécanique quantique afin d'assurer la confidentialité, l'intégrité et/ou la non-interception de transmissions...).


Le système QKD (Quantum Key Distribution) de Toshiba utilisé dans le réseau à Vienne

L'équipe a démontré que des clefs quantiques pouvaient être envoyées le long d'une fibre optique (Une fibre optique est un fil en verre ou en plastique très fin qui a la propriété de conduire la lumière et sert dans les transmissions terrestres et océaniques de données. Elle...) de 20 kilomètres avec un débit supérieur à 1 Mbit/s - une performance qui pourrait permettre à des utilisateurs de communiquer avec une sécurité totale à travers les réseaux informatiques. Cette annonce survient alors que les chercheurs européens se réunissent à Vienne pour réaliser la première démonstration mondiale de cryptographie (La cryptographie est une des disciplines de la cryptologie s'attachant à protéger des messages (assurant confidentialité, authenticité et intégrité) en s'aidant souvent de secrets ou...) quantique sur un réseau de télécommunications commercial (Un commercial (une commerciale) est une personne dont le métier est lié à la vente.).

La cryptographie quantique est une manière d'assurer la sécurité du transfert de données électroniques en exploitant les règles de la mécanique quantique. Elle permet à des utilisateurs d'échanger des clefs codées dans différents états quantiques, tels que la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) des photons, qui sont ensuite utilisées pour chiffrer et déchiffrer les messages. Cette approche est, par principe, impossible à déchiffrer, parce que la mécanique quantique impose qu’une quelconque oreille (L'oreille est l'organe qui sert à capter le son et est donc le siège du sens de l'ouïe, mais elle joue également un rôle important dans...) indiscrète modifiera ces clefs par le simple fait de les mesurer.

Une commercialisation difficile

Un certain nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de sociétés commercialisent des produits cryptographiques quantiques, et un certain nombre de clients potentiels, comme des banques, des gouvernements et des opérateurs de réseau, testent ces produits. Cependant, jusqu'ici il n’était seulement possible d'envoyer des clefs quantiques qu’entre deux points fixes.

Andrew Shields, qui dirige la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique...) sur l'information quantique au laboratoire de Cambridge, précise que la possibilité d’effectuer la cryptographie à travers un réseau offre un certain nombre d'avantages. Parmi ceux-ci la possibilité de construire un lien sécurisé à n'importe quel endroit couvert par le réseau, la communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine...) entre des utilisateurs multiples ainsi qu’une plus grande robustesse, puisque les communications peuvent être réacheminées si des liens simples sont divisés, ou encore des communications sur de plus grandes zones, puisque chaque lien a une longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est...) maximum d'environ 100 kilomètres en raison de l'atténuation de signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant...) dans la fibre (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se présentant généralement sous forme de faisceaux.).

La cryptographie quantique n’était jusqu'ici possible à travers les réseaux en raison de la nécessité de partager la bande passante (La bande passante (angl. bandwidth) est un intervalle de fréquences pour lesquelles la réponse d'un appareil est supérieure à un minimum. Elle est généralement confondue avec la largeur de bande passante qui...) des clés entre de nombreux utilisateurs différents; celle-ci restait tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) simplement trop faible, typiquement moins de 10 kbit/s pour 20 kilomètres de fibre. Shields et ses collègues ont réussi à l’amplifier jusqu’à 1,02 Mbit/s en améliorant les dispositifs à semi-conducteurs utilisés pour détecter les photons uniques qui composent des clefs quantiques. (Il est ici essentiel d'employer des photons uniques sans quoi une oreille indiscrète pourrait « écouter » les photons excédentaires sans indiquer sa présence).

Ne détecter qu’un photon à la fois

Ces dispositifs s'appellent des photodiodes à avalanche ; ils produisent une avalanche d'électrons toutes les fois qu'ils détectent un photon (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux...). Ces électrons peuvent alors être enregistrés sous forme de courant dans un circuit électrique. Malheureusement, certains de ces électrons peuvent rester piégés dans le dispositif et ensuite continuer à enregistrer un signal faux à un instant (L'instant désigne le plus petit élément constitutif du temps. L'instant n'est pas intervalle de temps. Il ne peut donc être considéré comme une durée.) légèrement postérieur, ce qui signifie que le dispositif doit attendre que tous les signaux potentiels aient complètement disparu avant d'accepter le prochain photon entrant, ce qui limite la vitesse (On distingue :) de fonctionnement de l’ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude...). La nouvelle photodiode (Une photodiode est un composant semi-conducteur ayant la capacité de détecter un rayonnement du domaine optique et de le transformer en signal électrique.) de Toshiba est sensible à des avalanches beaucoup plus faibles, ce qui implique une probabilité beaucoup plus basse de signaux faux, et donc une fréquence de fonctionnement bien plus élevée.

Le groupe Toshiba a installé une technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) à 1 kb/sec dans un réseau métropolitain de cryptographie quantique à Vienne. Développé par des scientifiques européens dans le cadre d’un projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours...) connu sous le nom de SECOQC, le réseau utilise l'infrastructure de télécommunications commerciale existante pour envoyer et recevoir des clefs quantiques entre six nœuds relies par des liens de 6 à 82 kilomètres. Shields indique que la technologie de Toshiba, une de six différentes utilisées dans le réseau, a fonctionné sans problème durant les deux derniers mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) dans la capitale (Une capitale (du latin caput, capitis, tête) est une ville où siègent les pouvoirs, ou une ville ayant une prééminence dans un domaine social, culturel, économique ou...) autrichienne.

La prochaine étape, selon Shields, est de passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) du kilobit au mégabit en utilisant les nouveaux dispositifs expérimentaux. Ceux-ci sont actuellement déployés sur un « banc » d’essais à Cambridge mais demandent à être réduits en taille de sorte qu'il puisse s'adapter dans des baies de communications standard de 19-pouces dans environ deux ans. "La ‘distribution de clés quantiques’ a certainement devant elle un futur radieux," ajoute Shields. "Je pense qu'elle devrait être commercialisable dans les trois à cinq années à venir, et qu’elle pourrait devenir une norme (Une norme, du latin norma (« équerre, règle ») désigne un état habituellement répandu ou moyen considéré le plus souvent comme une règle à suivre. Ce terme...) pour la sécurité de l'information dans tous les réseaux de transmission."

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Source: PhysicsWorld
Illustration: Toshiba