Le cryptage des données remis en cause par les ordinateurs quantiques. La révolution quantique va rebattre la donne de la sécurité des communications
Le cryptage des données remis en cause par les ordinateurs quantiques
Les technologies quantiques, autrefois reléguées au domaine de la physique théorique, sont désormais au cœur de nombreuses applications pratiques, notamment dans le domaine crucial de la sécurité des communications.
Les publications actuelles en font un sujet qui va devenir aussi important que les crypto, l’intelligence artificielle.
L’avènement potentiel d’ordinateurs quantiques puissants est proche. Cette innovation représente une menace significative pour les méthodes de cryptographie classiques.
Ces méthodes actuelles fondées sur les nombres premiers et des clés publiques privées peuvent être cassées très rapidement avec une algorithme basé sur la technologie quantique.
En réponse à cette menace, la recherche et le développement dans le domaine des communications quantiques et de la cryptographie quantique s’intensifient, avec des investissements importants de la part de l’Europe et d’autres grandes puissances mondiales.
Selon les sources, les investissements dans les technologies quantiques, en particulier pour la sécurité des communications et le développement de l’internet quantique, sont significatifs au niveau européen et national.
Les montants investis en Europe sont importants.
Le Programme Quantum Flagship de la Commission Européenne est doté de 1 milliard d’euros sur 10 ans .
Le programme Initiative EuroQCI (Quantum Communication Infrastructure) : Lancée par plusieurs pays européens, dont la France, cette initiative a pour ambition de doter l’Europe d’une infrastructure de communications quantiques paneuropéenne sécurisée d’ici 10 ans, combinant segments terrestres et spatiaux.
L’Europe investit à un niveau comparable à celui des États-Unis ou de la Chine. Ces grandes puissances mondiales ont pleinement conscience de l’importance stratégique de ces activités et investissent également massivement. La Chine, par exemple, a investi de longue date dans les réseaux quantiques et a réalisé des avancées notables. Les États-Unis ont également publié un plan pour un internet quantique.
En outre, la mise en œuvre à grande échelle des solutions de Distribution Quantique de Clés (QKD), qui est une étape vers l’internet quantique, demande encore des efforts importants en recherche et développement. Les solutions commerciales QKD disponibles sont actuellement très chères, et un objectif des projets comme CiViQ est de réduire considérablement leur coût à long terme.
La construction d’infrastructures, notamment pour la téléportation quantique et les liaisons satellitaires, représente également d’énormes défis techniques et des coûts importants.
La France de son coté va investir 1.8 milliard d’euros sur la recherche en informatique quantique. La volonté est de ne pas rater cette révolution du numérique. La répartition sera la suivante.
Les montants investis dans le quantique
800 millions seront consacrés à l’ordinateur quantique.
325 millions seront dédiés aux communications utilisant les technologies quantiques. Cela concerne les sujets d’intrication des photons.
150 millions dans la cryptologie post quantique. de nouvelles technologies de cryptage résistants aux attaques. Ces technologies étudient de nouveaux type de clés résistantes aux calculs quantiques.
300 millions pour les technologies habilitantes. Ce sont des technologies périphériques qui permettent aux ordinateurs quantiques de fonctionner. Par exemple la capaciter à refroidit la matière proche du zéro absolu.
Les principales applications de l’informatique quantique
Le cryptage des données remis en cause par les ordinateurs quantiques. La Menace des Ordinateurs Quantiques pour la Cryptographie Classique est due à l’augmentation exponentielle de la puissance de calcul des super-ordinateurs. Ces capacités posent un risque majeur pour les algorithmes de cryptographie actuellement utilisés pour sécuriser les données sensibles.
Pour sécuriser les échange il faut passer à la Cryptographie Quantique (QKD). La Distribution Quantique de Clés (QKD) est une technique basée sur les principes de la physique quantique pour générer et distribuer des clés de chiffrement de manière ultra-sécurisée.
Quels sont les principes nouveaux apportés par la QKD.
La QKD utilise les propriétés des particules quantiques (photons) pour détecter toute tentative d’interception des clés, assurant ainsi la confidentialité et l’intégrité des données. Si quelqu’un tente d’intercepter une communication basée sur cette technologie, le manque d’un seul photo sera détecté. Ceci grâce à la propriété d’intrication des photons.
L‘intrication quantique est une propriété clé de l’internet quantique : Lorsque deux qubits interagissent et s’entremêlent, ils partagent des propriétés particulières qui dépendent l’une de l’autre. Lorsque les qubits sont dans un état d’enchevêtrement (ou d’intrication), toute modification d’une particule de la paire entraîne des modifications de l’autre, même si elles sont physiquement séparées.” Ceci quel que soit la distance entre les deux.
Cette technologie n’est pas encore mature. L’implémentation à grande échelle de la QKD fait face à des défis techniques tels que la portée limitée dans les fibres optiques, le coût élevé des équipements, et la nécessité d’intégration dans les infrastructures existantes.
Le Rôle Crucial des Réseaux Terrestres et Spatiaux : Pour surmonter les limitations de portée, l’infrastructure de communications quantiques envisagée pour l’Europe combinera des réseaux terrestres en fibre optique et des liaisons par satellite, en utilisant des nœuds de confiance ou l’intrication quantique pour étendre la portée.
La portée des systèmes QKD utilisant la fibre optique est limitée : de 60 à 80 km pour les systèmes commerciaux à quelques centaines de kilomètres pour certains prototypes. Pour les longues distances, il faut utiliser des “nœuds dits ‘de confiance ou des liaisons via satellite!.
L’Internet full Quantique comme cible : L’internet quantique est un concept plus ambitieux qui permettrait aux dispositifs quantiques d’échanger des informations en exploitant des phénomènes quantiques comme l’intrication, ouvrant la voie à des applications au-delà de la seule sécurité.
Enjeu de Souveraineté : La maîtrise des technologies quantiques, en particulier la cryptographie, est considérée comme un enjeu majeur de souveraineté nationale/supra-nationale pour protéger les échanges de données à long terme et assurer l’indépendance technologique.
Conséquences de l’informatique quantique
La menace quantique est réelle et imminente : “L’arrivée d’ordinateurs quantiques devrait encore augmenter énormément les capacités de calculs disponibles. Ils pourraient ainsi fragiliser les solutions de cryptographie actuellement mises en œuvre pour sécuriser nos données en cassant les algorithmes de cryptographie utilisés.
Seule la QKD offre une sécurité “à toute épreuve” contre l’interception : “L’avantage de l’échange quantique de clés est qu’il permet de détecter rapidement un espion/pirate qui essaierait de voler la clé secrète pendant l’échange.
Le QKD signifie qu’il est facile de savoir si une tierce partie a inspecté les qubits pendant la transmission, puisque l’intrus aurait fait s’effondrer la clé simplement en la regardant. Si un hacker examinait les qubits à un moment quelconque de leur envoi, cela changerait automatiquement l’état des qubits.
La portée des systèmes QKD utilisant la fibre optique est limitée : de 60 à 80 km pour les systèmes commerciaux à quelques centaines de kilomètres pour certains prototypes. Pour les longues distances, il faut utiliser des “nœuds dits ‘de confiance ou des “liaisons via satellite”
Conclusion :
Les technologies quantiques représentent une rupture majeure avec la physique classique et ouvrent la voie à des avancées significatives, notamment en matière de sécurité des communications.
Face à la menace croissante des ordinateurs quantiques sur la cryptographie actuelle, la Distribution Quantique de Clés (QKD) émerge comme une solution prometteuse pour sécuriser les échanges de données sensibles.
Bien que des défis techniques subsistent, en particulier pour l’implémentation à grande échelle et sur de longues distances, les initiatives européennes et nationales démontrent un engagement fort dans ce domaine stratégique. Le développement d’une infrastructure quantique combinant réseaux terrestres et spatiaux, et à terme l’internet quantique, promettent de renforcer considérablement la sécurité des applications critiques et de préserver la souveraineté numérique.
Sources :
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