Les ingénieurs de QuTech (une collaboration entre la TU Delft et le TNO) peuvent fournir une communication inexploitable qui réduit les coûts à de nombreux utilisateurs en utilisant la distribution de clé quantique (MDI) indépendante de l'appareil de mesure (QKD). Une caractéristique secondaire notable est que, avec l'aimable autorisation de Cisco, Internet conventionnel fonctionne en parallèle, sur la même fibre optique du fournisseur de télécommunications néerlandais KPN. MDI-QKD est une étape importante vers un Internet quantique accessible.

Actuellement, la communication sécurisée est basée sur le fait que la rupture de la cryptographie est lente en utilisant des ordinateurs conventionnels. Cela inclut la communication entre les centres de données, communication intergouvernementale, ou des infrastructures critiques comme la banque, l'énergie et les aéroports. Certaines lignes de communication exigent le secret par la loi ou par l'utilisateur. N'importe quel attaquant pourrait enregistrer ces messages et les déchiffrer plus tard. Malheureusement, les ordinateurs deviennent plus rapides, encore plus avec l'introduction imminente des ordinateurs quantiques.

Défense ultime contre les écoutes clandestines

Josué Slater, chef d'équipe du projet MDI-QKD :"Les méthodes cryptographiques conventionnelles importantes reposent sur, par exemple, une clé publique et une clé privée. Ces deux clés sont essentiellement deux grands nombres qui vont ensemble. Leur sécurité repose sur le fait que la clé privée est difficile et lente à calculer avec la seule connaissance de la clé publique. Malheureusement, avec l'introduction d'ordinateurs très puissants (comme les ordinateurs quantiques), le calcul de la clé privée devient trivialement facile et le chiffrement peut alors devenir non sécurisé."

Une solution à l'écoute clandestine, aujourd'hui et à l'avenir, est l'utilisation de la distribution de clés quantiques (QKD). En communication quantique, l'écoute clandestine d'un message perturbe la transmission de la clé quantique. Slater :« Si les signaux quantiques sont perturbés, les utilisateurs savent ne pas utiliser la clé générée pour leur ligne de communication sécurisée. Une fois que la clé quantique est partagée avec succès avec le destinataire prévu, le reste de la communication sécurisée bénéficie du "forward secret":l'assurance que la distribution de la clé ne peut pas être craquée maintenant ou à l'avenir."

"Malheureusement, les systèmes QKD actuellement disponibles dans le commerce sont difficiles à mettre à l'échelle dans un réseau, " expliqua Slater. " Pour résoudre tous ces problèmes, nous avons construit un système QKD indépendant de l'appareil de mesure (MDI), dans lequel plusieurs utilisateurs peuvent être connectés via un nœud central qui fonctionne comme un opérateur de standard téléphonique typique. Surtout, le nœud central n'a pas besoin d'être digne de confiance. L'ensemble du système est conçu de telle sorte que les attaques de piratage contre le nœud central ne puissent pas briser la sécurité du protocole."

Réseaux quantiques évolutifs

Slater : « Un avantage majeur de notre système par rapport aux autres systèmes QKD est sa mise à l'échelle pour de nombreux utilisateurs. Notre MDI-QKD peut être utilisé dans un réseau physique de type étoile. Les chercheurs de QuTech ont déjà effectué la première démonstration de preuve de principe. de MDI-QKD, la première démonstration sur fibres déployées, et la première démonstration en utilisant rentable, matériel standard."

« Une réalisation importante que nous démontrons ici pour la première fois, est que nos signaux quantiques sont transmis sur la même fibre que le trafic Internet classique, " a déclaré Slater. " En utilisant l'équipement standard que Cisco a fourni et configuré avec nous, nous avons établi deux réseaux Internet multiplexés entre les emplacements sur les mêmes fibres optiques. L'existence de ces deux réseaux n'impacte pas les performances de notre système quantique. Essentiellement, nous avons montré comment nos systèmes peuvent coexister, en parallèle"

"Il s'agit d'une évolution importante pour garantir la sécurité du trafic Internet à l'avenir, " dit Babak Fouladi, Chief Digital and Technology Officer et membre du comité exécutif de KPN. « Je suis ravi que nous puissions contribuer à rendre cette idée pratique en utilisant le réseau des Pays-Bas. Des solutions telles que MDI-QKD ne devraient pas seulement protéger les utilisateurs d'aujourd'hui, mais aussi rendre la communication aussi évolutive que possible."

Manifestation à Delft–Rijswijk–La Haye

Le système actuel se compose de trois racks telco standard, chacun dans une ville différente des Pays-Bas. Le premier « utilisateur » connecté à la configuration de démonstration porte le nom de code Alice et réside à Delft. Le deuxième utilisateur, appelé Bob, se trouve dans un bâtiment KPN à La Haye. Le nœud central, Charly, est situé entre les deux. Chaque utilisateur est connecté au nœud central par une fibre optique standard. Par ailleurs, les utilisateurs et le nœud central peuvent communiquer sur Internet normal, soit directement via la (même) fibre optique, ou indirectement via n'importe quelle connexion Internet.

Finalement, le déploiement de MDI-QKD représente une étape importante vers un futur Internet quantique. Le réseau est conçu pour être évolutif à l'avenir :des utilisateurs comme Alice et Bob peuvent mettre à niveau leurs fonctionnalités (avec, par exemple, des processeurs quantiques, répéteurs quantiques, intrication quantique, mémoire quantique, ordinateurs quantiques, peu importe), tandis que le nœud central et le reste du réseau restent les mêmes. Le réseau est à l'épreuve du temps et prêt à être mis à niveau pour l'avenir quantique.

"C'est une grande étape, et une base importante pour le déploiement d'une infrastructure de réseau quantique nationale aux Pays-Bas. C'est l'un des principaux objectifs de l'agenda national des Pays-Bas pour la technologie quantique, qui est exécuté par Quantum Delta NL, " a déclaré Jesse Robbers, directeur de Quantum Delta NL, qui a reçu 615 millions d'euros du gouvernement néerlandais en avril de cette année.