Après l'ordinateur quantique, voici que la physique de l'infiniment petit trouve une nouvelle application très concrète : la sécurisation numérique des transmissions de données, exploitant les propriétés physiques des particules telles que les photons. Réputée inviolable par nature, la cryptographie quantique nourrit toute une série de fantasmes allant de la science-fiction de bas étage à la métaphysique de comptoir. Alors qu'en est-il réellement ?
...

Après l'ordinateur quantique, voici que la physique de l'infiniment petit trouve une nouvelle application très concrète : la sécurisation numérique des transmissions de données, exploitant les propriétés physiques des particules telles que les photons. Réputée inviolable par nature, la cryptographie quantique nourrit toute une série de fantasmes allant de la science-fiction de bas étage à la métaphysique de comptoir. Alors qu'en est-il réellement ? Sans forcément rentrer dans les détails de la physique qui régissent les principes même de la cryptographie quantique, on peut tout de même résumer son principe de fonctionnement de la façon suivante : lorsque deux particules (des photons en l'occurrence) sont émises exactement en même temps par une source, leurs états sont intrinsèquement liés par nature. Leurs polarisations sont identiques. Or, selon les règles bizarres de la physique quantique, l'état d'un photon n'est connu qu'en l'observant. Et en l'observant, il change d'état. Et du coup, le photon jumeau, change instantanément d'état lui aussi, quelle que soit sa place dans l'univers. Comme les télécommunications modernes sont essentiellement basées sur l'émission d'ondes électromagnétiques, et donc de photons, l'idée de la cryptographie quantique est aussi simple qu'élégante : si j'émets un photon en guise de message et que je garde le second sous la main, je peux savoir si mon message a été intercepté par un tiers malveillant, rien qu'en observant le photon que j'ai gardé sous la main. C'est fondamentalement inviolable. Et c'est pour tester ce principe à grande échelle que la Chine a donc lancé un satellite QUESS d'environ 600 kg en août dernier, ouvrant la voie à une communication planétaire numérique quantique. Seulement voilà, on lit beaucoup de choses assez fantasques sur cette technologie. Et c'est ce que confirme Jean-Jacques Quisquater, éminent cryptographe de l'Université catholique de Louvain et co-inventeur du protocole d'authentification numérique Guillou-Quisquater. " En ce qui concerne la cryptographie quantique, il faut se méfier des idées reçues et des effets publicitaires, déclare-t-il. La cryptographie quantique résout particulièrement bien certains problèmes, comme la distribution de clés de chiffrement, qui seront utilisées par la suite pour coder une information transmise d'un point A à un point B. Il ne s'agit donc pas de faire passer toute l'information par le biais de communication quantique. " En fait, il faut surtout voir la cryptographie quantique comme un outil, support d'autres moyens d'encodage classiques. Ce n'est pas un remplaçant. Bien que la Chine ait vraiment fait le buzz avec ce satellite, il faut reconnaître que l'Europe n'est pas en reste. Une expérience d'intrication quantique, dont les résultats ont été publiés dans la revue Nature, a d'ailleurs été réussie à Tenerife en 2012. " La cryptographie quantique est un sujet que je suis de près. En Belgique, il existe un certain savoir-faire en la matière, avec notamment un pôle de compétences à l'ULB ", confie Jean-Jacques Quisquater. Tout n'est pas aussi simple qu'il n'y paraît. Notamment, la transmission de photons uniques dans l'air ne passe pas toujours très bien. Il y a de la perte dans la transmission, dans l'air notamment, et donc il faut faire de la statistique, ce qui complexifie, et ralentit considérablement la tâche. C'est aussi une technologie qui a ses limites. " Le vrai souci de la cryptographie quantique, et dont on ne parle quasiment jamais, c'est l'authentification ", explique Jean-Jacques Quisquater. Quand un émetteur veut envoyer un message à quelqu'un, la cryptographie quantique assure que la clé n'a pas été interceptée. C'est rassurant pour l'émetteur. Par contre, côté récepteur, il n'y a aucun moyen intrinsèque à la cryptographie quantique de s'assurer de l'authenticité de l'émetteur. On reçoit bien une information, mais de qui émane-t-elle ? Mystère... Si le lancement du satellite chinois n'est pas forcément la première que l'on veut bien nous faire croire, il reste toutefois une expérience primordiale. " L'innovation portée par le satellite chinois n'est pas tant la preuve que la transmission quantique est possible, précise le scientifique belge. Ça a déjà été prouvé en Europe sur des distances de quelques dizaines de kilomètres, sur fibre et dans l'air. En revanche, le satellite va permettre pour la première fois de passer la barrière des 120 km pour une transmission quantique de clé. J'ajouterai qu'un projet de mission existait également en Europe mais que les fonds n'ont pas été mis à la disposition des chercheurs. " Au-delà de l'aspect pratique de la transmission de données sécurisées, Jean-Jacques Quisquater estime que l'expérience chinoise pourrait aussi aider à régler un problème beaucoup plus profond qui anime la communauté scientifique et qui voit s'opposer deux théories : celle de Bohr Heisenberg sur laquelle la cryptographie quantique est basée, et celles de Bohm, qui, au contraire, mettent en péril le principe même de la cryptographie quantique. En effet, il y a un paradoxe difficile à résoudre : selon Bohr Heisenberg, une particule observée fait changer d'état une autre instantanément mais, selon David Bohm, le changement d'état de la particule n'affecte pas que sa particule jumelle, mais est connu universellement. Ce qui met naturellement en péril le fait qu'un message chiffré de façon quantique reste secret très longtemps. Toujours est-il que la physique quantique continue de séduire ceux dont le métier est de sécuriser la transmission des données. Si l'ordinateur quantique, dont le développement est lourdement financé par ailleurs par les grands instituts financiers, rend plus ou moins caduques à moyen terme bon nombre de méthodes de chiffrement existantes, la physique quantique donne ici une échappatoire aux professionnels de la cryptographie. D'ailleurs, la transmission de données n'est pas le seul domaine où la physique quantique aide à l'encodage des données sécurisées. " Une application qui ne souffre en revanche aucune polémique reste la génération de clés de chiffrement de façon quantique, conclut Jean-Jacques Quisquater. C'est une méthode désormais couramment utilisée, où les clés de chiffrement basées sur les nombres aléatoires tirent profit de phénomènes quantiques pour être réellement aléatoires. " On trouve par exemple ce genre d'équipement commercial chez ID Quantique, pour ne citer que celui-là, largement utilisé dans les centres de données de par le monde. Bref, on n'a pas fini de voir la physique s'inviter dans nos problématiques de sécurité de transmission, même si le chiffrement quantique n'est pas forcément la solution miracle que l'on nous vend. Par Benoit Dupont.