La chine réalise la première communication sécurisée par cryptographie quantique basée sur l’intrication depuis un satellite sur 1 120 kilomètres

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Selon une étude publiée le 15 juin dans la revue Nature, des scientifiques chinois ont réalisé la première distribution de clés quantiques au monde sur 1 120 kilomètres sans s’appuyer sur des relais de sécurité intermédiaires.

En utilisant un satellite, les chercheurs ont réussi à obtenir une distribution de clés quantiques (QKD pour Quantum Key Distribution) basée sur l’intrication entre deux observatoires terrestres à Delingha et Nanshan (Chine), séparés par 1 120 kilomètres.

Le satellite Micius vole sur une orbite héliosynchrone à une altitude de 500 km. La distance physique entre les stations au sol Nanshan et Delingha est de 1120 km.

Il s’agit du projet QUESS (Quantum Experiments at Space Scale) qui utilise le satellite surnommé Micius (d’après un ancien scientifique chinois), le premier satellite de communication quantique au monde.

La distribution de clés quantiques (QKD) est un moyen théoriquement sûr de partager des clés secrètes entre des utilisateurs distants. Elle utilise des protocoles cryptographiques basés non pas sur des lois mathématiques mais sur des lois de la mécanique quantique.

La sécurité des protocoles d’échange quantique de clé est appuyée sur l’hypothèse que le théorème de non clonage prive un adversaire d’apprendre l’état d’une particule avant la mesure. Cette sécurité repose donc sur une propriété de la physique quantique, plutôt que sur la difficulté mathématique d’un problème, comme c’est le cas des protocoles d’échange de clé utilisés aujourd’hui. (source : wikipedia)

La QKD d’aujourd’hui est principalement menée à travers des fibres optiques au sol. La distance maximale sur laquelle les chercheurs ont jusqu’à présent généré des clés de cryptographie quantique a été réalisée en laboratoire sur une fibre optique enroulée jusqu’à 404 kilomètres de long.

L’utilisation de relais pourrait étendre ces distances mais ces relais posent des risques de sécurité. Ce problème peut être résolu en utilisant une QKD basée sur l’intrication.

En effet, la physique quantique rend possible un effet étrange appelé l’intrication. Plus concrètement, deux ou plusieurs particules telles que des photons qui sont liés ou « enchevêtrés » peuvent s’influencer simultanément, quelle que soit leur distance.

Représentation d’artiste de l’intrication (Crédits : Arhan Amun Ankh)

La démonstration qui a été réalisée ici est une QKD basée sur l’intrication entre deux stations au sol séparées par 1 120 kilomètres à un débit de clé secrète fini de 0,12 bits par seconde, sans avoir besoin de relais.

Des paires de photons intriqués ont été distribuées via deux liaisons descendantes depuis le satellite Micius vers les observatoires terrestres à Delingha et Nanshan en Chine. Cette méthode décuple non seulement la distance de sécurité au sol, mais augmente également la sécurité pratique de QKD grâce à l’intrication.

Explication de l’expérience en vidéo

Pour en savoir plus

Explication de la distribution de clés quantiques en vidéo

L’ENISA, l’agence de l’Union européenne pour la cybersécurité, a également publié un papier pour expliquer ce qu’est et ce que n’est pas la QKD. C’est un papier qui date de novembre 2009 donc plusieurs problèmes évoquées ont été résous depuis ou sont en cours de résolution.

Pour comprendre l’intrication quantique, je vous conseille la vidéo de Science Étonnante sur le sujet

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