Des chercheurs de l’Université de Cambridge en Grande-Bretagne et de la branche européenne de la recherche chez Toshiba ont trouvé un moyen d’accélérer la vitesse à laquelle les données peuvent être transmises en toute sécurité en utilisant la cryptographie quantique. C’est un développement qui pourrait ouvrir la voie à des communications ultra-sécurisées plus rapides, impossibles à espionner.
La plupart des méthodes de cryptage qui maintiennent sécurisées nos données en ligne reposent sur une clé numérique qui est très difficile à craquer pour les ordinateurs – par exemple, cela nécessite l’identification de deux très grands nombres premiers, dont les ordinateurs standards sont quasi incapables de calculer. Mais si un puissant ordinateur quantique devait être construit, il pourrait craquer ces types de code avec facilité et mettre en péril la sécurité de nos communications numériques.
La seule méthode de chiffrement qui a été prouvée être complètement sûre si elle est appliquée correctement – ordinateurs quantiques ou non – est la soi-disant «one-time pad». Voilà comment cela fonctionne: d’abord, une clé numérique secrète est créée, composée d’une séquence complètement aléatoire de bits.
La clé est alors envoyée de manière sécurisée au destinataire, et maintenu privée. Maintenant, l’expéditeur peut crypter son message en ajoutant des bits du message vers des bits aléatoires de la clé. Dans ces conditions, le code est considéré comme vraiment incassable.
Garder la clé secrète peut être un défi, mais la physique quantique peut venir à la rescousse. En effet, les propriétés étranges et merveilleuses de la mécanique quantique font en sorte que si quelqu’un essayait de l’intercepter, la clé elle-même changerait et à la fois l’émetteur et le récepteur le remarqueraient immédiatement.
Jusqu’à présent, cette clef unique, qui doit idéalement être au moins aussi longue que le message lui-même, ne pouvait être envoyée qu’à des débits très lents, quelques centaines de bits par seconde. Heureusement, les chercheurs Lucian Comandar et ses collègues ont trouvé un moyen d’augmenter ce débit de 10000, jusqu’à un 1Mbps beaucoup plus réaliste, une étape importante pour des communications numériques pratiques et sécurisées.
Les taux de transmission de données pour la clé secrète ont été lents car le protocole sécurisé (appelé » measurement-device-independent quantum key distribution » ou MDI-QKD) ajoute la complexité du système sous la forme d’un second détecteur de photons et d’une entité entre l’expéditeur et le destinataire qui doit mesurer les photons provenant des deux parties.
« Le protocole repose sur l’intervention de photons sur un diviseur de faisceau, » précise Lucian Comandar. « Pratiquement, le protocole fonctionne uniquement avec du comptage de coïncidence entre deux détecteurs plutôt que des comptages simples sur un détecteur. Et parce que la probabilité d’un seul chef d’accusation est inférieure à 100 %, la probabilité d’un comptage de coïncidence est encore plus faible. »
En outre, des impulsions laser peuvent être instables et imprévisible: dans ce cas, une impulsion de 35 picosecondes pourrait contrecarrer pour autant quelques 10 picosecondes dans le temps, introduisant du bruit qui réduit les taux de transfert presque à 0.
Les chercheurs ont été en mesure d’augmenter les vitesses de transfert considérablement par le chevauchement des deux impulsions laser. Et en injectant des photons d’un autre laser dans le premier, les chercheurs ont été en mesure de déclencher les impulsions à un moment précis. Ces impulsions plus courtes et plus précises permettent des débits de données beaucoup plus rapide.
http://www.nature.com/nphoton/journal/vaop/ncurrent/full/nphoton.2016.50.html
