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La percée de l’Internet quantique pourrait aider à faire du piratage une chose du passé

L’avènement du travail de masse à domicile a rendu de nombreuses personnes plus conscientes des risques de sécurité liés à l’envoi d’informations sensibles via Internet. Le mieux que nous puissions faire pour le moment est de rendre difficile l’interception et le piratage de vos messages – mais nous ne pouvons pas rendre cela impossible.

Ce dont nous avons besoin, c’est d’un nouveau type d’Internet: l’Internet quantique. Dans cette version du réseau mondial, les données sont sécurisées, les connexions sont privées et vos inquiétudes concernant l’interception d’informations appartiennent au passé.

Mes collègues et moi venons de faire une percée, publiée dans Science Advances, qui rendra possible un tel Internet quantique en mettant à l’échelle les concepts sous-jacents en utilisant l’infrastructure de télécommunications existante.

Notre façon actuelle de protéger les données en ligne est de les crypter à l’aide de problèmes mathématiques qui sont faciles à résoudre si vous avez une «clé» numérique pour déverrouiller le cryptage mais difficile à résoudre sans elle. Cependant, difficile ne veut pas dire impossible et, avec suffisamment de temps et de puissance informatique, les méthodes de cryptage actuelles peuvent être brisées.

La communication quantique, en revanche, crée des clés en utilisant des particules individuelles de lumière (photons), dont il est impossible, selon les principes de la physique quantique, d’en faire une copie exacte. Toute tentative de copie de ces clés entraînera inévitablement des erreurs pouvant être détectées. Cela signifie qu’un hacker, peu importe son intelligence ou sa puissance ou le type de supercalculateur qu’il possède, ne peut pas reproduire une clé quantique ou lire le message qu’il crypte.

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Ce concept a déjà été démontré dans des satellites et sur des câbles à fibres optiques, et utilisé pour envoyer des messages sécurisés entre différents pays. Alors pourquoi ne l’utilisons-nous pas déjà dans la vie de tous les jours? Le problème est qu’il nécessite une technologie spécialisée et coûteuse, ce qui signifie qu’il n’est actuellement pas évolutif.

Les techniques de communication quantique précédentes étaient comme des paires de talkies-walkies pour enfants. Vous avez besoin d’une paire de combinés pour chaque paire d’utilisateurs qui souhaitent communiquer en toute sécurité. Donc, si trois enfants veulent se parler, ils auront besoin de trois paires de combinés (ou six talkies-walkies) et chaque enfant doit en avoir deux. Si huit enfants veulent se parler, ils auront besoin de 56 talkies-walkies.

De toute évidence, il n’est pas pratique pour quelqu’un d’avoir un appareil distinct pour chaque personne ou site Web avec lequel il souhaite communiquer sur Internet. Nous avons donc trouvé un moyen de connecter en toute sécurité chaque utilisateur avec un seul appareil chacun, plus similaire aux téléphones qu’aux talkies-walkies.

Chaque combiné talkie-walkie agit à la fois comme un émetteur et un récepteur afin de partager les clés quantiques qui sécurisent la communication. Dans notre modèle, les utilisateurs n’ont besoin que d’un récepteur car ils obtiennent les photons pour générer leurs clés à partir d’un émetteur central.

Cela est possible grâce à un autre principe de la physique quantique appelé «intrication». Un photon ne peut pas être exactement copié, mais il peut être enchevêtré avec un autre photon afin qu’ils se comportent tous les deux de la même manière lorsqu’ils sont mesurés, quelle que soit leur distance – ce qu’Albert Einstein a appelé «action effrayante à distance».

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Réseau complet

Lorsque deux utilisateurs veulent communiquer, notre émetteur leur envoie une paire de photons intriqués – une particule pour chaque utilisateur. Les appareils des utilisateurs effectuent ensuite une série de mesures sur ces photons pour créer une clé quantique secrète partagée. Ils peuvent ensuite crypter leurs messages avec cette clé et les transférer en toute sécurité.

En utilisant le multiplexage, une technique de télécommunications courante de combinaison ou de division des signaux, nous pouvons efficacement envoyer ces paires de photons intriqués à plusieurs combinaisons de personnes à la fois.

Nous pouvons également envoyer de nombreux signaux à chaque utilisateur de manière à ce qu’ils puissent tous être décodés simultanément. De cette façon, nous avons effectivement remplacé les paires de talkies-walkies par un système plus similaire à un appel vidéo avec plusieurs participants, dans lequel vous pouvez communiquer avec chaque utilisateur de manière privée et indépendante ainsi que tous à la fois.

Nous avons jusqu’à présent testé ce concept en connectant huit utilisateurs dans une seule ville. Nous travaillons actuellement à améliorer la vitesse de notre réseau et à interconnecter plusieurs de ces réseaux. Les collaborateurs ont déjà commencé à utiliser notre réseau quantique comme banc d’essai pour plusieurs applications passionnantes au-delà de la simple communication quantique.

Nous espérons également développer des réseaux quantiques encore meilleurs basés sur cette technologie avec des partenaires commerciaux dans les prochaines années. Avec de telles innovations, j’espère assister au début de l’internet quantique dans les dix prochaines années.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. La publication a contribué à l’article à Expert Voices de 45secondes.fr: Op-Ed & Insights.

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