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Création du premier réseau quantique air-sol, transmet des clés cryptographiques quantiques – High-teK.ca

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Une équipe d’ingénieurs quantiques en Allemagne a créé le premier réseau quantique air-sol, entre une station de base et un avion volant à 20 kilomètres (12,4 miles) au-dessus. C’est tout ce dont les gouvernements ont besoin pour créer des réseaux de champ de bataille ou de surveillance quantiques sécurisés – et une étape très alléchante vers un réseau mondial de communications quantiques.

Les chercheurs, dirigés par Sebastian Nauerth de l’Université Ludwig Maximilian, ont réalisé l’expérience dans un aéroport près de Munich à l’aide d’un avion spécialement équipé. L’avion est équipé d’une source de photons (un laser) et d’un système capable de modifier très précisément le spin (polarisation) des photons pour coder les données à l’aide du protocole BB84. BB84 est le premier protocole conçu pour la distribution quantique de clés (créé en 1984 par Charles Bennett et Gilles Brassard), à des fins de cryptographie quantique. Essentiellement, BB84 encode les bits numériques sous forme de photons polarisés (c’est-à-dire qubits).

Le plan quantique !

Une fois l’avion en l’air, la station de base (un télescope) suit l’avion à l’aide d’un miroir motorisé, ce qui est assez difficile car l’avion se déplace à 300 km/h (200 mph) et se trouve à 20 kilomètres dans les airs. Le télescope capte les photons transmis, les fait rebondir à travers quelques miroirs supplémentaires (le chemin vert dans l’image ci-dessous), puis utilise un photodétecteur très sensible pour les transformer en qubits.

Au total, l’avion/la station de base ont pu maintenir une liaison stable pendant 10 minutes, transmettant 145 qubits par seconde, avec un taux d’erreur quantique sur les bits (QBER) de 4,8 %. Cela peut sembler être une petite quantité de données, mais c’est plus que suffisant pour transmettre en toute sécurité une clé de chiffrement qui peut ensuite être utilisée pour chiffrer les données normales envoyées sur des réseaux standard. L’échange de clés a toujours été l’une des plus grandes faiblesses de la cryptographie – mais l’échange de clés quantiques est intrinsèquement sécurisé, car l’observation des qubits pendant la transmission annule instantanément les données (et alerte le récepteur que quelqu’un écoute).

Station de base de distribution de clé quantique -- télescope et chemin qubit

Fait intéressant, l’expérience a été réalisée juste après le coucher du soleil, afin de minimiser les interférences de la lumière du soleil. Alors que le document de recherche [PDF]présenté à la convention QCrypt la semaine dernière, ne mentionne pas explicitement si cette technique fonctionnerait pendant la journée, il s’agirait probablement simplement d’utiliser un laser plus puissant.

Précisons également que cette approche — utilisant la polarisation photonique — est très différente de téléportation quantique, dont nous vous parlions la semaine dernière. La téléportation quantique repose sur des photons intriqués, qui sont des bêtes assez capricieuses ; les qubits de photons polarisés, en revanche, comme le montre cette nouvelle expérience, ne sont pas si difficiles à gérer.

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À l’avenir, il y a la perspective passionnante que cette méthode de distribution de clé quantique puisse en fait être utilisée aujourd’hui par des drones militaires, qui volent à des altitudes similaires. Vous pouvez imaginer un avion qui survole un champ de bataille, offrant aux soldats des communications incassables. Cela ne devrait pas tarder avant que les qubits puissent rebondir sur les satellites et que tout le monde puisse profiter de communications sécurisées quantiques.

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