Quest-ce que la cryptographie quantique ?

La cryptographie quantique fait référence aux systèmes cryptographiques qui reposent sur des effets et des propriétés mécaniques quantiques pour effectuer des tâches cryptographiques. Cela contraste avec la cryptographie classique utilisée sur les ordinateurs modernes. Une exigence fondamentale de la cryptographie quantique est l'utilisation d'un ordinateur quantique ; il ne peut pas être effectué à l'aide d'un ordinateur standard.

QKD

Le domaine principal de la cryptographie quantique est QKD. QKD est l'acronyme de Quantum Key Distribution. Plutôt que d'utiliser un processus de cryptage entièrement quantique, QKD utilise des effets quantiques pour distribuer une clé de cryptage classique en toute sécurité. Cela signifie que seul un système de communication quantique sécurisé éprouvé doit être développé plutôt que des algorithmes quantiques beaucoup plus complexes. Cela réduit également les exigences physiques; techniquement, seule une carte réseau quantique serait nécessaire sur un ordinateur normal plutôt qu'un ordinateur quantique entier.

La mécanique quantique se prête raisonnablement au développement de systèmes de communication quantique sécurisés. Il existe des moyens de communiquer avec des canaux de communication quantiques qu'un tiers non autorisé ne peut pas surveiller sans que cette intrusion ne soit détectable.

La sécurité d'un canal de communication quantique peut également être réduite à quelques exigences très minimales. L'une de ces conditions est que les deux parties légitimes aient un moyen de s'authentifier l'une l'autre. Une autre exigence est simplement que les lois de la mécanique quantique s'appliquent.

Le principal problème pour QKD vient de la difficulté de transmettre des informations quantiques sur des distances importantes. Les recherches actuelles permettent des taux d'accord clés appropriés sur des fibres optiques aussi longues que 550 km. Au-delà de cette distance, des répéteurs quantiques sont nécessaires pour assurer que le signal ne soit pas perdu dans le bruit. De plus, acheminer les communications quantiques sur un Internet quantique serait difficile. Les systèmes de test actuels ont tendance à être point à point.

Autres domaines de recherche

Les effets quantiques peuvent être utilisés dans le domaine de l'informatique quantique méfiante. Ici, deux parties peuvent coopérer sans se faire confiance. Le système quantique peut être conçu de manière à ce que les deux parties puissent prouver que l'autre trichait. Cependant, ces méthodes reposent également sur des effets non quantiques tels que la relativité restreinte.

Des recherches sont en cours dans d'autres domaines, comme exiger qu'un destinataire se trouve dans un lieu physique spécifique même si deux adversaires sont de connivence. D'autres stratagèmes tentent de forcer même activement les destinataires malhonnêtes à être honnêtes en mettant en œuvre des exigences système écrasantes pour pouvoir être frauduleux. Une grande partie de ce type de travail a montré des faiblesses dans les implémentations quantiques actuelles, mais a laissé la porte ouverte à de futures recherches dans un domaine très jeune.

La communication quantique nécessite plusieurs choses pour être vraiment sécurisée. Premièrement, les transmissions optiques doivent être capables d'envoyer des photons uniques. Les systèmes actuels ont tendance à utiliser des lasers qui envoient plusieurs photons. Théoriquement, un adversaire pourrait intercepter l'un des nombreux photons sans laisser de trace. Il existe cependant des recherches prometteuses dans le développement de sources de photons uniques.

Deuxièmement, les détecteurs de photons souffrent de différences basées sur la tolérance de fabrication, qui ouvrent une fenêtre permettant à un intrus de s'injecter dans le flux de communication sans être détecté. Ce problème est impossible à résoudre complètement sans des tolérances infiniment serrées, une exigence irréalisable.

Conclusion

La cryptographie quantique fait référence à la cryptographie qui utilise des effets mécaniques quantiques. Le domaine principal actuel est la distribution de clés quantiques qui utilise des méthodes de communication quantiques pour transmettre des clés de chiffrement classiques. La cryptographie quantique ne doit pas être confondue avec la cryptographie post-quantique.