Des chercheurs de l'UT ont trouvé un nouveau moyen de protéger les données des attaques avec les ordinateurs quantiques. Comme ils l'ont publié aujourd'hui dans Nouveau Journal de Physique . Avec l'essor des ordinateurs quantiques, nous ne pouvons plus exclure la possibilité qu'un ordinateur quantique devienne si puissant qu'il puisse briser la cryptographie existante. Des particules de lumière uniques sont déjà utilisées pour protéger les données, mais la transmission d'un bit par photon est lente. Pepijn Pinkse a mené l'expérience pour augmenter la vitesse de transmission jusqu'à sept bits par photon.

Les ordinateurs utilisent la cryptographie pour sécuriser leur communication. Par exemple, la communication entre votre téléphone et votre banque pour transférer des fonds doit être sécurisée pour empêcher les criminels de modifier le message et de dire à la banque de transférer de l'argent sur un autre compte bancaire. Un ordinateur quantique pourrait, en théorie, casser la cryptographie existante. Mais jusqu'à récemment, la démonstration qu'un ordinateur quantique peut faire tout ce qu'un ordinateur classique rapide ne peut pas faire était remarquable. Ce point, nous l'appelons « suprématie quantique ».

Suprématie quantique

Récemment, Google revendiquait dans Nature une preuve expérimentale de cette « suprématie quantique, " bien qu'avec un calcul qui n'a pas d'utilité pratique. Néanmoins, nous ne pouvons plus exclure la possibilité que les ordinateurs quantiques deviennent si puissants qu'ils cassent la cryptographie existante, car il existe des algorithmes quantiques connus qui cassent les méthodes cryptographiques les plus utilisées aujourd'hui. Heureusement, la technologie quantique offre également des solutions. Avec Quantum Key Distribution (QKD), il est possible de créer en toute sécurité des clés secrètes entre un expéditeur et un destinataire. Ce n'est pas de la science-fiction. Les systèmes commerciaux QKD sont disponibles auprès de plusieurs fournisseurs et des versions spatiales sont déjà déployées.

Agrandir les alphabets quantiques

Les systèmes QKD standard utilisent des particules de lumière uniques (photons) qui sont dans l'un des deux états possibles, par exemple polarisé horizontalement ou verticalement. Cela limite la transmission à un bit par photon. Dans un sens, les photons sont codés dans un alphabet de seulement deux lettres :a et b.

Les chercheurs de l'UT ont maintenant augmenté ce nombre de plus d'un millier de lettres. Cela augmente la résistance au bruit et augmente potentiellement le débit de données. Ils y sont parvenus en codant l'information quantique en 10 ²⁴ emplacements possibles des photons utilisés. Pour empêcher un attaquant de voir ce qui a été envoyé, ils basculent aléatoirement l'encodage entre deux alphabets différents.

Parler néerlandais dans une salle de conférence chinoise

Pepijn Pinkse, qui a mené l'expérience, explique :« C'est comme essayer de deviner ce qui est dit dans deux salles de conférence. Dans une salle la langue de la conférence est le chinois et dans l'autre le néerlandais, mais vous ne savez pas avant d'entrer. Si un néerlandophone choisit la salle chinoise, il ne comprend rien, bien que pour un locuteur chinois, les conférences soient limpides. Dans notre méthode, l'expéditeur utilise deux langues et passe de l'une à l'autre au hasard. De plus, le récepteur bascule entre l'écoute dans une langue ou dans l'autre. Seulement si les langues coïncident, des bits utiles sont véhiculés. Écouter les deux langues en même temps est interdit par les lois fondamentales de la physique."

En utilisant cette technique avec une lumière très faible, une puce de vidéoprojecteur et une caméra de détection monophotonique moderne, les chercheurs ont démontré qu'ils pouvaient transmettre jusqu'à sept bits sécurisés par photon. Leurs résultats sont publiés le 18 décembre dans Nouveau Journal de Physique dans leur article intitulé « Distribution de clés quantiques à grand alphabet utilisant une lumière codée spatialement ».