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Un pas vers de la cryptographie quantique avec un téléphone portable

ActualitéClassé sous :mécanique quantique , cryptographie quantique , BB84

Les protocoles de cryptographie quantique habituels ne pouvaient être mis en œuvre qu'entre un émetteur et un receveur fixes l'un par rapport à l'autre. Il y a quelques années, un autre protocole avait été trouvé, contournant ce problème. Un groupe de chercheurs vient de le mettre en pratique avec un petit dispositif mobile connecté par un câble à un serveur fixe pouvant faire partie d'un réseau de fibres optiques. On peut imaginer que c'est un premier pas vers des téléphones portables offrant des échanges sécurisés par cryptographie quantique.

Une illustration de la problématique de transmission quantique de clés de codage avec des émetteurs et des récepteurs en mouvement. La polarisation des photons (souvent utilisée en cryptographie quantique) émis depuis le sol peut apparaître comme différente pour un satellite, ce qui est un inconvénient. Des problèmes similaires apparaissent avec des transmissions entre puces de portables (partie droite de l'illustration) © Laing, et al.

Depuis des années, le physicien Anthony Laing et ses collègues du Bristol's Centre for Quantum Photonics (CQP) développaient une technique de transmission d'une clé de cryptographie quantique (Quantum Key Distribution ou QKD en anglais) assez particulière. Appelée reference frame independent QKD, (rfiQKD), c'est-à-dire transmission de clé indépendante du référentiel, elle devait permettre une cryptographie quantique indépendante des mouvements des systèmes échangeant une clé de codage en utilisant les lois de la mécanique quantique.

On sait que l'essence de la cryptographie quantique ne consiste pas dans la transmission d'une clé mais dans l'utilisation de certains phénomènes quantiques (souvent la mesure de la polarisation de photons) pour s'assurer qu'aucun espion ne l'a interceptée. Les techniques de QKD sont suffisamment sûres et avancées pour que des banques et d'autres organisations ayant besoin de transmettre des informations vitales les utilisent.

Le défi des dispositifs de cryptographie quantique en mouvement

Jusqu'à maintenant, les délicats dispositifs optiques utilisés pour ces transmissions étaient assez coûteux. Mais surtout, ils exigeaient une transmission par fibre optique entre des émetteurs et des receveurs fixes l'un par rapport à l'autre. Faute de quoi des perturbations dans le signal transmis pourraient faire croire, pas exemple, qu'il a été intercepté. Si l'on veut disposer d'une sorte de réseau Internet quantique, on est donc confronté à un obstacle. Comment en effet pratiquer la QKD en utilisant des faisceaux lasers entre le sol et un satellite ?

On voit ici le contrôleur de polarisation des photons reçus équipant le dispositif permettant de mettre en pratique la technique de reference frame independent QKD, (rfiQKD), c'est-à-dire transmission de clé indépendante du référentiel. © Laing, et al.

De même, si l'on voulait démocratiser les techniques de cryptographie quantique, comment transmettre des informations entre des téléphones portables qui, presque par définition, sont en mouvement les unes par rapport aux autres ? La technique de rfiQKD permet, en théorie du moins, de s'affranchir de ces problèmes en autorisant la QKD entre des sources en mouvement. Mais il restait à en faire la démonstration pratique.

Pas encore de cryptographie quantique sans fibres

Anthony Laing et ses collègues se sont, dans ce but, associés aux chercheurs du Nokia Research Center, à Cambridge. Ils viennent d'annoncer par une publication sur arxiv qu'ils avaient bel et bien réussi à transmettre une clé à l'aide du rfiQKD en utilisant le fameux protocole BB84 basé sur la polarisation de photons (contrairement à celui connu sous le nom de E91, il ne fait pas intervenir le phénomène d'intrication quantique).

Il ne s'agit pas encore d'une transmission sans fil entre un serveur et téléphone portable. Mais les chercheurs et les ingénieurs ont tout de même réussi à utiliser un dispositif de petite taille avec une puce que l'on peut connecter par câble à un serveur, lui-même connecté de façon conventionnelle à un émetteur par fibre optique. Grâce à la technique de rfiQKD, le petit dispositif était tout de même relativement libre de ses mouvements.

On peut donc imaginer que dans un avenir proche, tout un chacun pourra se connecter avec son portable via un câble à une borne et bénéficier directement des techniques de la cryptographie quantique.

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