Le monde fait un pas de plus vers un Internet totalement sécurisé et une réponse à la menace croissante des cyberattaques, grâce à une équipe de scientifiques internationaux qui ont créé un prototype unique qui pourrait transformer notre façon de communiquer en ligne.

L'invention menée par l'Université de Bristol, révélé aujourd'hui dans le journal Avancées scientifiques , a le potentiel de servir des millions d'utilisateurs, est considéré comme le plus grand réseau quantique de ce type, et pourrait être utilisé pour sécuriser la communication en ligne des personnes, en particulier en ces temps dominés par Internet accélérés par la pandémie de COVID-19.

En déployant une nouvelle technique, exploiter les lois simples de la physique, il peut rendre les messages complètement à l'abri de l'interception tout en surmontant des défis majeurs qui ont jusqu'ici limité les progrès de cette technologie peu utilisée mais très médiatisée.

Auteur principal Dr Siddarth Joshi, qui a dirigé le projet dans les laboratoires de technologie d'ingénierie quantique (QET) de l'université, a déclaré:"Cela représente une percée massive et fait de l'Internet quantique une proposition beaucoup plus réaliste. Jusqu'à présent, la construction d'un réseau quantique a entraîné un coût énorme, temps, et ressource, ainsi qu'en compromettant souvent sa sécurité, ce qui va à l'encontre de tout l'objectif."

"Notre solution est évolutive, relativement bon marché et, Le plus important de tout, imprenable. Cela signifie que cela change la donne et ouvre la voie à un développement beaucoup plus rapide et à un déploiement généralisé de cette technologie. »

Internet actuel repose sur des codes complexes pour protéger les informations, mais les pirates informatiques sont de plus en plus aptes à déjouer de tels systèmes, ce qui conduit à des cyberattaques à travers le monde qui provoquent des violations majeures de la vie privée et des fraudes se chiffrant à des milliards de livres chaque année. Avec de tels coûts qui devraient augmenter considérablement, les arguments en faveur de la recherche d'une alternative sont encore plus convaincants et le quantum a été salué pendant des décennies comme le remplacement révolutionnaire des techniques de cryptage standard.

Jusqu'à présent, les physiciens ont développé une forme de cryptage sécurisé, connue sous le nom de distribution de clé quantique, dans laquelle des particules de lumière, appelés photons, sont transmis. Le processus permet à deux parties de partager, sans risque d'interception, une clé secrète utilisée pour crypter et décrypter les informations. Mais à ce jour cette technique n'a été efficace qu'entre deux utilisateurs.

"Jusqu'à présent, les efforts pour étendre le réseau impliquaient une vaste infrastructure et un système qui nécessite la création d'un autre émetteur et récepteur pour chaque utilisateur supplémentaire. Partager des messages de cette manière, appelés nœuds de confiance, n'est tout simplement pas assez bon car il utilise tellement de matériel supplémentaire qui pourrait fuir et ne serait plus totalement sécurisé, " a déclaré le Dr Joshi.

La technique quantique de l'équipe applique un principe apparemment magique, appelé enchevêtrement, qu'Albert Einstein a décrit comme « une action effrayante à distance ». Il exploite la puissance de deux particules différentes placées dans des endroits séparés, potentiellement à des milliers de kilomètres l'un de l'autre, pour s'imiter simultanément. Ce processus présente de bien plus grandes opportunités pour les ordinateurs quantiques, capteurs, et le traitement de l'information.

"Au lieu d'avoir à reproduire tout le système de communication, cette dernière méthodologie, appelé multiplexage, divise les particules légères, émis par un système unique, afin qu'ils puissent être reçus par plusieurs utilisateurs efficacement, " a déclaré le Dr Joshi.

L'équipe a créé un réseau pour huit utilisateurs en utilisant seulement huit récepteurs, alors que la première méthode nécessiterait que le nombre d'utilisateurs soit multiplié plusieurs fois - dans ce cas, s'élevant à 56 boîtes. Au fur et à mesure que le nombre d'utilisateurs augmente, la logistique devient de moins en moins viable - par exemple 100 utilisateurs en prendraient 9, 900 boîtiers récepteurs.

Pour démontrer sa fonctionnalité à distance, les boîtiers récepteurs ont été connectés à des fibres optiques via différents emplacements à travers Bristol et la capacité de transmettre des messages via la communication quantique a été testée à l'aide du réseau de fibres optiques existant de la ville.

"En plus d'être totalement sécurisé, la beauté de cette nouvelle technique est son agilité aérodynamique, qui nécessite un minimum de matériel car il s'intègre à la technologie existante, " a déclaré le Dr Joshi.

Le système unique de l'équipe comprend également la gestion du trafic, offrant un meilleur contrôle du réseau qui permet, par exemple, certains utilisateurs à prioriser avec une connexion plus rapide.

Alors que les systèmes quantiques précédents ont mis des années à se construire, à un coût de millions voire de milliards de livres, ce réseau a été créé en quelques mois pour moins de 300 £, 000. Les avantages financiers augmentent au fur et à mesure que le réseau s'étend, Ainsi, alors que 100 utilisateurs sur les systèmes quantiques précédents pourraient coûter environ 5 milliards de livres sterling, Le Dr Joshi pense que la technologie de multiplexage pourrait réduire ce chiffre à environ 4,5 millions de livres sterling, moins de 1 pour cent.

Ces dernières années, la cryptographie quantique a été utilisée avec succès pour protéger les transactions entre les centres bancaires en Chine et sécuriser les votes lors d'une élection suisse. Pourtant, son application plus large a été freinée par l'ampleur des ressources et des coûts impliqués.

"Avec ces économies d'échelle, la perspective d'un Internet quantique à usage universel est beaucoup moins farfelue. Nous avons prouvé le concept et en affinant davantage nos méthodes de multiplexage pour optimiser et partager les ressources dans le réseau, nous pourrions envisager de servir non seulement des centaines ou des milliers, mais potentiellement des millions d'utilisateurs dans un avenir pas trop lointain, " a déclaré le Dr Joshi.

"Les ramifications de la pandémie de COVID-19 n'ont pas seulement montré l'importance et le potentiel d'Internet, et notre dépendance croissante à son égard, mais aussi combien sa sécurité absolue est primordiale. L'enchevêtrement du multiplexage pourrait détenir la clé vitale pour faire de cette sécurité une réalité indispensable. »